UCLA(加州大学洛杉矶分校)的化学家们最近推翻了一项有机化学中已经存在了一个世纪的规则。该规则曾限制了分子设计,但他们通过证明反Bredt烯烃可以被合成和稳定,使药物发现和创新开辟了新的途径。
根据Bredt规则,如果有机分子的几何结构与教科书中描述的偏差过大,那么双键就不能出现在某些特定位置。这个规则限制了化学家们整整一个世纪。
在《科学》杂志上发表的一篇新论文展示了如何合成违背Bredt规则的分子,这使得化学家们能够找到实用的方法来合成并在反应中使用这些分子。
UCLA化学家挑战百年规则
UCLA的化学家们发现了一个根本性的有机化学规则中的重大缺陷,该规则已经存在100年。他们表示,是时候重写教科书了。
有机分子主要由碳组成,具有特定的形状和原子排列。烯烃分子含有两个碳原子之间的双键,通常这些原子及其附属基团位于同一三维平面内,而这种结构的偏差极为罕见。
被质疑的规则是1924年建立的Bredt规则。它断言,分子不能在桥接双环分子的“桥头”位置具有双键,因为该位置会扭曲双键的几何结构。Bredt规则限制了合成分子的设计,阻止了化学家们创造某些结构。由于烯烃在药物研究中发挥着关键作用,Bredt规则限制了科学家们能够设想的分子类型,可能阻碍了药物发现领域的创新。
研究人员打破常规:反Bredt烯烃
由UCLA科学家在11月1日发表于《科学》杂志的一篇新论文否定了这一观点。他们展示了如何合成多种违反Bredt规则的分子,称为反Bredt烯烃(ABO),这使化学家们找到了实际合成和使用这些分子的方法。
“人们之所以不探索反Bredt烯烃,是因为他们认为无法实现,”论文通讯作者、UCLA化学与生物化学系Kenneth N. Trueblood杰出教授Neil Garg说,“我们不应该有这样的规则——或者如果真的有,它们也应该只是指导方针而不是规则。当我们有无法逾越的规则时,它会扼杀创造力。”
实际应用:开发有用的化学反应
Garg的实验室通过处理称为硅基(伪)卤化物的分子与氟化源,引发消除反应形成ABO。由于ABO极其不稳定,他们加入了另一种化学物质来“捕捉”不稳定的ABO分子并产生可分离的产物。结果表明ABO可以生成并被捕捉,形成有实用价值的结构。
Garg表示:“制药行业在大力开发能够形成我们这样三维结构的化学反应,因为这些能用于发现新药物。”
“这项研究表明,化学家们不仅可以合成和使用反Bredt烯烃来制造增值产品,这与100年的传统智慧相反。”
杂志点评:
UCLA化学家的研究在有机化学领域引发了重大变革,尤其是在分子设计和合成方面。通过成功合成反Bredt烯烃,他们不仅挑战了传统的Bredt规则,还为化学合成提供了新的可能性。这一突破为药物研发开辟了新的路径,特别是在设计具有复杂三维结构的分子时,提供了更大的灵活性和创新空间。
这种能力可能会带来新型药物的发现,提升药物的选择性和效力,进而加速药物开发的进程。此外,这项研究强调了科学规则应被视为灵活的指导方针,而非不可逾越的限制。科学的进步往往源于对传统观念的质疑和突破,这一研究正是这种创新精神的体现。
总之,UCLA化学家的发现不仅推动了有机化学的发展,也为未来的科学研究和应用提供了新的视角和方法。这一成果将激励更多科学家探索未知领域,推动科学技术的不断进步。