Група науковців із Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі вперше синтезувала молекули, існування яких вважалося неможливим згідно з правилом Бредта, що діяло в хімії понад століття. Ці так звані антибредтівські молекули змушують переглянути фундаментальні уявлення про будову органічних сполук та відкривають нові перспективи для синтезу складних хімічних речовин.
Про це розповідає ProIT
Що таке правило Бредта та антибредтівські молекули
Ще у 1924 році німецький хімік Юліус Бредт сформулював правило, згідно з яким у місткових біциклічних сполуках неможливо утворити подвійний ковалентний зв’язок у голові містка. За його спостереженнями, така структура створює надмірну напругу в молекулі, і зв’язок швидко руйнується. Протягом наступних 100 років це правило стало класичним у підручниках з хімії та не піддавалося суттєвим сумнівам.
Органічні молекули, зокрема олефіни (сполуки з подвійним зв’язком між атомами вуглецю), широко використовуються для виробництва пластмас, клеїв і миючих засобів. Відомо, що специфічна геометрія олефінів, зокрема так звані антибредтівські — зі скрученими та пірамідальними пі-зв’язками, вважалася теоретично неможливою через їх нестабільність.
Як науковці створили антибредтівські олефіни
Дослідники під керівництвом професора Ніла Ґарга застосували новий підхід: вони використали силил-псевдогалогени — сполуки, що містять групу силіл (R₃Si-) та псевдогалогенний радикал, наприклад ціаноген або тіоціанат, які мають властивості, подібні до галогенів. Під час реакції за участі фторидів відбувалося утворення забороненого скрученого подвійного зв’язку у голові містка, а отримана нестабільна молекула миттєво захоплювалася іншою речовиною, що дозволяло їй існувати достатньо довго для вивчення.
За допомогою комп’ютерного моделювання та теорії функціоналу густини вчені підтвердили, що всі отримані алкени мають скручену та пірамідальну геометрію зв’язків. Факт існування антибредтівських олефінів був додатково доведений аналізом продуктів розпаду: коли команда створювала молекули з певною орієнтацією, кінцевий продукт зберігав цю закрученість — це можливо лише за участі проміжного антибредтівського олефіну.
“Люди не вивчають антибредтівські олефіни, бо вважають їх неможливими. Однак такі правила, які вважаються непереборними, вбивають науковий пошук”, — зазначає провідний автор дослідження Ніл Ґарг.
Автори підкреслюють, що хоча правило Бредта залишається справедливим у більшості випадків, воно не є абсолютним законом. Нові результати демонструють, що навіть здавалося б непорушні наукові догми можуть бути переглянуті завдяки розвитку синтетичних технологій та поглибленню знань про хімічні реакції.
Науковці впевнені, що відкриття антибредтівських олефінів може мати значний вплив на фармацевтичну промисловість, адже такі молекули з унікальною тривимірною структурою здатні стати основою для створення нових лікарських засобів. Результати дослідження опубліковані у журналі Science.