Ključna otkrića: Tim Neila Garga demonstrirao je da se Bredtovo pravilo može zaobići, a zatim je sintetisao trodimenzionalne, piramidalizovane alkene zasnovane na skeletima cubane i quadricyclane. Te veze pokazuju red bliži 1,5 zbog ekstremne geometrijske deformacije, što čini molekule izuzetno reaktivnim i kratkotrajnim. Uprkos nestabilnosti, ove strukture pružaju novi, složeni okvir za dizajn budućih farmaceutskih molekula.
Pravilo Hemije Starije Od 100 Godina Je Povučeno — Naučnici Su Ga Prekršili Dva Puta I Sintetisali Tro‑Dimenzionalne Alkene
Scientists Just Broke a 100-Year-Old Rule—TwiceKinoMasterskaya - Getty Images
Bredtovo pravilo iz 1924. dugo je smatrano gotovo nepogrešivim: određene pozicije u cikličnim organskim molekulima ne dozvoljavaju postojanje dvostrukih veza (alkena) zbog geometrijskog naprezanja. Tim Neila Garga sa UCLA najpre je pokazao da to pravilo može da se prekrši, a u najnovijem radu istraživači su otišli korak dalje — sintetisali su izuzetno izobličene, trodimenzionalne alken strukture koje se ponašaju kao veze čiji je red bliži 1,5 nego klasičnom dvostrukom vezi.
Garg i saradnici opisali su sintezu varijanti poznatih ugljovodonika — cubane (kuban) i quadricyclane (kvadriciklan) — iz prekursora koji sadrže sililne grupe. Ti prekursori su imali i tzv. leaving grupe koje se uklanjaju; dodavanjem fluoridnih soli pokreće se eliminacija i formira ciljnu, napregnutu strukturu.
Većina alkenskih veza (poput etilena) ima trigonalno-planarnu geometriju i leži u ravni. Kod ovih novih molekula dvostruke veze su piramidalizovane − jedan ili oba ugljenikova atoma u C=C vezi odstupaju iz ravni, što molekulu „istiskuje“ u treću dimenziju. Zbog te ekstremne deformacije efektivni red veze pada i približava se vrednosti oko 1,5; Garg tu pojavu naziva hiperpiramidalizacijom.
„Uobičajena trigonalno-planarna geometrija alkenskih ugljenika može znatno da se promeni kada se alken formira u veoma ograničenom prstenastom sistemu,“ napisao je Garg u Nature. „Naša otkrića nude jednostavan pristup do izuzetno složenih struktura koje mogu imati vrednost za medicinsku hemiju i druge primene.“
Istorijski, quadricyclane i cubane su poznati kao neobični, napregnuti ugljovodonici: quadricyclane je prvi sintetisan početkom 1960-ih, a cubane je prvi izolovan 1964. godine. U njihovim „standardnim“ oblicima ti molekuli su već imali visok stepen unutrašnjeg naprezanja i reaktivnosti; sada je Gargov tim uspeo da reproducira slične skelete u obliku alkenskih intermedijata sa veoma izmenjenom geometrijom veze.
Posledice takve deformacije su značajne: mnoge veze postaju slabe, molekuli su izuzetno reaktivni i kratkotrajni, i često se ne mogu lako izolovati ili dugo držati u čistom obliku. Uprkos tome, njihova trodimenzionalna, složena arhitektura predstavlja vrlo zanimljiv „kostur" za razvoj novih farmaceutskih molekula — posebno za dizajn lekova kojima je bitna trodimenzionalnost i precizna distribucija funkcionalnih grupa.
Garg planira da nastavi istraživanja koja će ispitati hemijsku reaktivnost i potencijalne primene ovih i srodnih intermedijata u sintetičkoj i medicinskoj hemiji. Otkriva se da su neka stara pravila korisne smernice, ali nisu apsolutna; nova sinteza otvara prostor za kreativno projektovanje molekula sa netipičnim vezama.
Pomozite nam da budemo bolji.
