Ugljenik je zajednički mali atom, koji se savija unazad da bi se povezao sa širokim spektrom elemenata u onome što se zajednički naziva organska hemija. Sam život ne bi bio moguć bez sposobnosti ugljenika za stvaranje veza.
Ipak, čak i ovaj prijateljski prijatelj ima svoje granice. Uzmimo, na primer, Bredtovo pravilo, koje kaže da se stabilne dvosmerne veze poznate kao kovalentne dvostruke veze neće formirati pored mostova u obliku slova V koji se formiraju preko „bicikličnih“ molekula.
Sada je tim hemičara sa Kalifornijskog univerziteta u Los Anđelesu otkrio rešenje koje krši Bredtovo vekovno pravilo. Ovo podstiče buduća istraživanja lekova da istraže upotrebu molekula za koje smo mislili da ne mogu postojati.
To može izgledati kao prilično opskurna uredba organskog gradskog planiranja, ali otkako je nemački hemičar Julijus Bredt u svom radu iz 1924. godine argumentovao nemogućnost dvostruke veze, bilo je samo nekoliko uspešnih eksperimenata koji su, čini se, dokazali da je pogrešio.
Kao što svaki montažer nameštaja „uradi sam“ previše dobro zna, geometrija je ključna da se osigura da se vaša ravna polica za knjige ne raspadne u gomilu krhotina.
Organska hemija nije toliko različita – dok neki spojevi dozvoljavaju određeni stepen uvijanja i okretanja, drugi tvrdoglavo zahtevaju da postojeći plan bude savršeno ravan pre nego što klikne na svoje mesto.
Uzmite sastavljeni biciklični molekul, koji u svom najjednostavnijem obliku, norbornenu, može izgledati kao broj osam na brojčaniku digitalnog sata.
Moguće je ubaciti atom ugljenika u centar molekula da preseče srednju vezu, što rezultira vrhom poznatim kao mostobran. U međuvremenu, ostatak molekula je uvučen u novo poravnanje, sprečavajući osmicu da leži ravno na leđima.
Želite da sada dodate drugu vezu jednom od ugljenika na oba kraja vašeg mostobrana da biste formirali organsku dvostruku vezu poznatu kao olefin?
Bredt bi rekao izvini, nemaš sreće.
Hemičar sa UCLA Nil Garg je u timu protiv Breda. Kaže da idemo.
„Ljudi ne istražuju anti-Bredt olefine jer misle da ne mogu“, kaže Garg.
„Ne bi trebalo da imamo ovakva pravila – ili ako ih imamo, trebalo bi da postoje samo uz stalni podsetnik da su to smernice, a ne pravila. To uništava kreativnost kada imamo pravila koja se navodno ne mogu prevazići.“
Garg i njegov tim počeli su od teorijskog pristupa razvijanju razumevanja rasporeda nekoliko različitih vrsta bicikličnih prstenova sa anti-Bredtovom vezom, pre nego što su koristili sistematizovanu metodu koju je razvio organski hemičar Šu Kobajaši za planiranje odgovarajućeg skupa prekursora jedinjenja. i putevi za podsticanje stvaranja dvostruke veze.
Uspešan plan je kombinovao silil (pseudo)halid prekursore sa drugim molekulom koji sadrži fluor, zajedno sa izborom drugih hemikalija koje su stabilizovale vezu i omogućile da se proizvod izvuče.
Kršenje pravila u hemiji je mnogo više od čina pobune (iako su hemičari buntovna grupa). To je nastojanje da se otključaju nove metode proizvodnje jedinjenja za koje se smatralo da su van granica, šireći opseg sintetičkih jedinjenja koja bi se mogla pokazati korisnima.
„Postoji veliki pritisak u farmaceutskoj industriji da se razviju hemijske reakcije koje daju trodimenzionalne strukture poput naše jer se one mogu koristiti za otkrivanje novih lekova“, kaže Garg.
„Ova studija pokazuje da, suprotno stogodišnjoj konvencionalnoj mudrosti, hemičari mogu da prave i koriste anti-Bredt olefine za proizvodnju proizvoda sa dodatom vrednošću.“
Ovo istraživanje je objavljeno u časopisu Nauka.
