Группа учёных из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе впервые синтезировала молекулы, существование которых считалось невозможным согласно правилу Бредта, действовавшему в химии более ста лет. Эти так называемые антибредтовские молекулы заставляют пересмотреть фундаментальные представления о строении органических соединений и открывают новые перспективы для синтеза сложных химических веществ.
Об этом сообщает ProIT
Что такое правило Бредта и антибредтовские молекулы
Ещё в 1924 году немецкий химик Юлиус Бредт сформулировал правило, согласно которому в мостиковых бициклических соединениях невозможно образовать двойную ковалентную связь в голове моста. По его наблюдениям, такая структура создаёт чрезмерное напряжение в молекуле, и связь быстро разрушается. На протяжении следующих 100 лет это правило стало классическим в учебниках по химии и не подвергалось серьёзным сомнениям.
Органические молекулы, в частности олефины (соединения с двойной связью между атомами углерода), широко используются для производства пластмасс, клеёв и моющих средств. Известно, что специфическая геометрия олефинов, в частности так называемых антибредтовских — со скрученными и пирамидальными пи-связями, считалась теоретически невозможной из-за их нестабильности.
Как учёные создали антибредтовские олефины
Исследователи под руководством профессора Нила Гарга применили новый подход: они использовали силсил-псевдогалогены — соединения, содержащие группу силсил (R₃Si-) и псевдогалогенный радикал, например цианоген или тиоцианат, которые обладают свойствами, подобными галогенам. Во время реакции с участием фторидов происходило образование запрещённой скрученной двойной связи в голове моста, а полученная нестабильная молекула мгновенно захватывалась другим веществом, что позволяло ей существовать достаточно долго для изучения.
С помощью компьютерного моделирования и теории функционала плотности учёные подтвердили, что все полученные алкены имеют скрученную и пирамидальную геометрию связей. Факт существования антибредтовских олефинов был дополнительно доказан анализом продуктов распада: когда команда создавала молекулы с определённой ориентацией, конечный продукт сохранял эту закрученность — это возможно лишь при участии промежуточного антибредтовского олефина.
“Люди не изучают антибредтовские олефины, потому что считают их невозможными. Однако такие правила, которые считаются непреодолимыми, убивают научный поиск”, — отмечает ведущий автор исследования Нил Гарг.
Авторы подчеркивают, что хотя правило Бредта остаётся справедливым в большинстве случаев, оно не является абсолютным законом. Новые результаты демонстрируют, что даже казалось бы незыблемые научные догмы могут быть пересмотрены благодаря развитию синтетических технологий и углублению знаний о химических реакциях.
Учёные уверены, что открытие антибредтовских олефинов может оказать значительное влияние на фармацевтическую промышленность, ведь такие молекулы с уникальной трёхмерной структурой способны стать основой для создания новых лекарственных средств. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.