Здійснили неможливе: хімікам вдалося обійти столітнє неспростовне правило Бредта

Вчені змогли створити унікальні молекули, що порушують одне з фундаментальних правил хімії. Протягом ста років їхнє створення вважалося неможливим, а їхнє існування може стати початком розробки нового роду ліків.

Хіміки успішно синтезували рідкісний клас молекул, званих антибредтівськими олефінами (ABO), які тривалий час взагалі вважалися занадто нестабільними для існування. Відомі своєю унікальною структурою, ABO порушують правило Бредта — принцип органічної хімії, сформульований 1924 року Юліусом Бредтом. Згідно з ним, деякі вуглецеві структури з подвійними зв'язками, особливо ті, що утворюються в місткових позиціях кільцеподібних молекул, спричиняють екстремальну деформацію, що робить їх теоретично неможливими для підтримання в стабільній формі, пише Nature.

У Фокус.Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найцікавіші новини зі світу науки!

Хіміку з Каліфорнійського університету, Нілу Гаргу, і його команді вдалося порушити столітнє правило, синтезувавши ABO в умовах м'якої реакції, що раніше вважалося недосяжним, йдеться в їхньому дослідженні, опублікованому в журналі Science.

ABO — це вуглецеві сполуки з подвійними зв'язками, схожі на алкени, які використовуються при розробці ліків, але мають критичну відмінність: вони хіральні, тобто мають дзеркально протилежні форми, або енантіомери. Така хіральність дуже важлива у фармацевтиці, де один енантіомер може давати позитивний ефект, а інший — бути неефективним або шкідливим для нас.

Гарг і його колеги створили збагачену енантіомерами форму ABO, яка дає більше однієї дзеркальної сполуки, ніж іншої, що стало значним прогресом у створенні структурно складних 3D-молекул, які можна застосовувати в дизайні ліків. Крейг Вільямс, хімік із Квінслендського університету, назвав цю роботу "епохальним внеском" у найрізноманітніші галузі.

Для досягнення стабільності ABO команда Гарга використовувала сполуку-попередник, активовану фторидом, що призвело до м'якої реакції елімінування, яка виявила фірмову вуглецеву структуру з подвійними зв'язками. Під час взаємодії з різними агентами-пастками — реактивними сполуками, використовуваними для захоплення нестабільних молекул, молекули утворювали стабільні, ізольовані сполуки, демонструючи свій потенціал як будівельних блоків для нових шляхів хімічного синтезу.

Це відкриття уможливлює майбутню розробку складних лікарських препаратів із хитромудрою 3D-архітектурою, що може підвищити їхню ефективність і водночас позбавити їх багатьох побічних ефектів. Дослідники вважають ці результати перспективними і для синтезу інших складних молекул. Стабільність ABO може відкрити шлях до створення нових лікарських сполук, що потребують стабільних 3D-каркасів, які традиційно важкодосяжні. Здатність же створювати стабільні, структурно різноманітні молекули з точною хіральною конфігурацією може дозволити фармацевтичним хімікам досліджувати нові простори для дизайну, які раніше були просто закриті правилом Бредта.

За словами Гарга, отримані результати спонукають його "мислити набагато ширше", оскільки він прагне до нових реакцій, які можуть дати ці нові "неможливі" молекули. Ці відкриття в галузі ABO започатковують нову главу в органічній хімії, роблячи реальністю можливість структурно різноманітних і функціонально багатих сполук у процесі розробки ліків, вважають автори.

Раніше Фокус писав про те, як вчені збираються замінити гіркі таблетки і сиропи на альтернативний спосіб доставки ліків. Минули ті часи, коли доводилося насильно ковтати великі гіркі таблетки або несмачні сиропи. Їм на заміну скоро прийде безболісна, ефективна та екологічно чиста альтернатива.

Також Фокус писав про те, що вчені навчилися створювати таблетки з паперу. Вони перетворили паперові відходи на сировину для виробництва поширених болезаспокійливих засобів і не зупинилися на цьому, в гонитві за більш екологічним майбутнім.