カリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）の研究者らが、異常な歪みを持つ二重結合を特徴とするケージ状分子を合成し、有機化学の長年信じられてきた原則に挑戦した。この画期的な成果は、2024年にBredtのルールを覆した彼らの研究を基盤とし、将来の創薬に影響を与える可能性がある。研究成果はNature Chemistryに掲載された。
有機化学は長年にわたり、原子の結合様式や分子形成を規定するルールによって導かれてきた。2024年、UCLAの化学者ニール・ガルグ氏率いるチームは、Bredtのルール——架橋二環式分子のブリッジヘッド部に炭素-炭素二重結合を禁じるルール——に挑戦した。今、ガルグ氏のグループはさらに進み、cubeneとquadricycleneというコンパクトな構造を作成。これらは典型的な平面的配列ではなく、三次元的に歪められた二重結合を持つ。これらの分子は、緊張した幾何構造のため、結合次数が単結合と二重結合の中間である約1.5を示す。計算化学者のケン・ホウク氏を含む研究者らは、シリル基を持つ前駆体をフッ化物塩で処理し、反応性化合物を作り出し、迅速に捕捉して複雑な生成物を形成した。孤立させるには不安定すぎるものの、実験とモデリングの証拠がその短命な存在を裏付け、極端なピラミダル化「hyperpyramidalized」と称される。ガルグ氏は「数十年前、化学者らはこうしたアルケン分子を作れるという強い裏付けを見つけたが、構造・結合・反応性に関する教科書のルールに慣れきっているため、cubeneやquadricycleneのような分子は避けられてきた」と語る。「しかし、こうしたルールのほとんどはガイドラインとして扱うべきだったのだ」。ホウク氏は「ニール氏のラボがこれほど極端に歪んだ分子の合成法を解明した。有機化学者らはこれらのユニークな構造で何ができるか興奮している」と述べた。この研究は、平面的構造を超えた剛性ある三次元スキャフォールドを製薬分野で求めるニーズに応える。「現在、通常の平面的構造の可能性を使い果たしつつあり、珍しい剛性3D分子の必要性が高まっている」とガルグ氏。全米衛生研究所（NIH）の資金援助を受け、ガルグ氏のラボのポスドクと大学院生らが参加した。