Des chercheurs de l'Université de Californie à Los Angeles ont synthétisé des molécules en forme de cage présentant des liaisons doubles inhabituellement déformées, défiant des principes bien établis de la chimie organique. Cette avancée s'appuie sur leur remise en cause de la règle de Bredt en 2024 et pourrait influencer la conception future de médicaments. Les résultats paraissent dans Nature Chemistry.
La chimie organique est depuis longtemps guidée par des règles dictant la façon dont les atomes s'associent et les molécules se forment. En 2024, une équipe dirigée par la chimiste de l'UCLA Neil Garg a contesté la règle de Bredt, qui interdit les liaisons doubles carbone-carbone au point de pont des molécules bicycliques pontées. Désormais, le groupe de Garg est allé plus loin en créant du cubène et du quadricyclène, des structures compactes avec des liaisons doubles forcées dans des distorsions tridimensionnelles plutôt que dans l'arrangement plan typique. Ces molécules présentent des ordres de liaison autour de 1,5, entre simple et double, en raison de leur géométrie contrainte. Les chercheurs, y compris le chimiste computationnel Ken Houk, ont utilisé des précurseurs avec des groupes silyles traités par des sels de fluorure pour générer les composés réactifs, qui ont été rapidement capturés pour former des produits complexes. Bien que trop instables pour être isolés, les preuves issues d'expériences et de modélisations confirment leur existence éphémère, marquée par une pyramidalisation sévère qualifiée d'« hyperpyramidalisée ». Garg a déclaré : « Il y a des décennies, les chimistes ont trouvé un fort soutien indiquant que nous devrions pouvoir fabriquer des molécules alcènes comme celles-ci, mais comme nous sommes encore très habitués à penser aux règles des manuels sur la structure, la liaison et la réactivité en chimie organique, des molécules comme le cubène et le quadricyclène ont été évitées. » « Mais il s'avère que presque toutes ces règles devraient être considérées plus comme des directives. » Houk a noté : « Le laboratoire de Neil a découvert comment fabriquer ces molécules incroyablement déformées, et les chimistes organiciens sont excités par ce qui pourrait être fait avec ces structures uniques. » Ce travail répond à un besoin en pharmacie pour des échafaudages rigides tridimensionnels au-delà des structures planes. « De nos jours, nous commençons à épuiser les possibilités des structures régulières plus planes, et il y a plus besoin de créer des molécules 3D rigides inhabituelles », a expliqué Garg. Financé par les National Institutes of Health, l'étude a impliqué des postdoctorants et des doctorants du laboratoire de Garg.