Forskare vid University of California, Los Angeles, har syntetiserat burformade molekyler med ovanligt förvridna dubbelbindningar, vilket utmanar länge hållna principer inom organisk kemi. Detta genombrott bygger på deras 2024-övertagande av Bredts regel och kan påverka framtida läkemedelsdesign. Resultaten publiceras i Nature Chemistry.
Den organiska kemins har länge styrts av regler som dikterar hur atomer binds och molekyler bildas. År 2024 utmanade ett team ledd av UCLA-kemisten Neil Garg Bredts regel, som förbjuder kol-kol-dubbeltbindningar vid bronhuvudet hos bryggade bicycliska molekyler. Nu har Garg-gruppen gått längre genom att skapa cuben och quadricyclen, kompakta strukturer med dubbelbindningar som tvingas till tredimensionella förvridningar istället för den typiska platta arrangemanget. Dessa molekyler uppvisar bindningsordningar runt 1,5, mellan enkel- och dubbelbindning, på grund av deras ansträngda geometri. Forskare, inklusive beräkningskemisten Ken Houk, använde prekursorer med silylgrupper som behandlades med fluoridsalter för att generera de reaktiva föreningarna, som snabbt fångades upp för att bilda komplexa produkter. Även om de är för instabila för isolering bekräftar bevis från experiment och modellering deras flyktiga existens, markerad av allvarlig pyramidalisering kallad 'hyperpyramidalized'. Garg sade: 'För årtionden sedan fann kemister starkt stöd för att vi borde kunna tillverka alkenmolekyler som dessa, men eftersom vi fortfarande är vana vid att tänka på läroboksregler för struktur, bindning och reaktivitet inom organisk kemi har molekyler som cuben och quadricyclen undvikits.' 'Men det visar sig att nästan alla dessa regler bör betraktas mer som riktlinjer.' Houk noterade: 'Neils labb har lyckats skapa dessa otroligt förvridna molekyler, och organiska kemister är upphetsade över vad som kan göras med dessa unika strukturer.' Arbetet adresserar ett behov inom läkemedelsutveckling av styva tredimensionella scaffolder bortom platta strukturer. 'Numera börjar vi uttömma möjligheterna med de vanliga, mer platta strukturerna, och det finns ett större behov av att skapa ovanliga, styva 3D-molekyler,' förklarade Garg. Finansierat av National Institutes of Health involverade studien postdocs och doktorander från Gargs labb.