Investigadores de la Universidad de California, Los Ángeles, han sintetizado moléculas en forma de jaula con enlaces dobles inusualmente deformados, desafiando principios arraigados de la química orgánica. Este avance se basa en su revocación de la regla de Bredt en 2024 y podría influir en el diseño futuro de fármacos. Los hallazgos aparecen en Nature Chemistry.
La química orgánica ha estado guiada durante mucho tiempo por reglas que dictan cómo se unen los átomos y se forman las moléculas. En 2024, un equipo liderado por la química de la UCLA Neil Garg desafió la regla de Bredt, que prohíbe enlaces dobles carbono-carbono en la cabeza de puente de moléculas bicíclicas puenteadas. Ahora, el grupo de Garg ha ido más allá al crear cubeno y quadriciclano, estructuras compactas con enlaces dobles forzados a distorsiones tridimensionales en lugar del arreglo plano típico. Estas moléculas exhiben órdenes de enlace alrededor de 1.5, entre simple y doble, debido a su geometría tensa. Los investigadores, incluyendo al químico computacional Ken Houk, utilizaron precursores con grupos silyl tratados con sales de fluoruro para generar los compuestos reactivos, que fueron capturados rápidamente para formar productos complejos. Aunque demasiado inestables para su aislamiento, la evidencia de experimentos y modelado confirma su existencia efímera, marcada por una piramidalización severa denominada «hiperpiramidalizada». «Décadas atrás, los químicos encontraron un fuerte apoyo para que pudiéramos hacer moléculas alqueno como estas, pero porque todavía estamos muy acostumbrados a pensar en las reglas de los libros de texto sobre estructura, enlace y reactividad en química orgánica, moléculas como el cubeno y el quadriciclano han sido evitadas», dijo Garg. «Pero resulta que casi todas estas reglas deberían tratarse más como guías». Houk señaló: «El laboratorio de Neil ha descubierto cómo hacer estas moléculas increíblemente distorsionadas, y los químicos orgánicos están emocionados por lo que se podría hacer con estas estructuras únicas». El trabajo aborda una necesidad en los farmacéuticos de andamios rígidos y tridimensionales más allá de las estructuras planas. «Hoy en día estamos comenzando a agotar las posibilidades de las estructuras regulares, más planas, y hay más necesidad de hacer moléculas 3D rígidas e inusuales», explicó Garg. Financiado por los National Institutes of Health, el estudio involucró a postdoctorados y estudiantes de posgrado del laboratorio de Garg.