Американські хіміки створили «заборонені» антибредтівські молекули

Американські вчені створили антибредтівські олефіни — рідкісні органічні сполуки з викривленими пі-зв’язками, що порушують класичне правило Бредта.

Органічні молекули можуть мати різноманітні форми та структури, що визначають їх фізико-хімічні властивості. Зокрема, олефіни — це молекули, які містять подвійний ковалентний зв’язок між атомами вуглецю і зазвичай формують циклічні структури. Німецький хімік Юліус Бредт ще у 1924 році висунув правило, згідно з яким подвійні зв’язки в біциклічних молекулах не можуть бути розташовані у головній точці мостика, оскільки це спричиняє надмірне напруження молекули. Це обмеження називають “правилом Бредта”, і воно стало важливим принципом у хімії циклічних сполук.

Попри правило Бредта, деякі хіміки продовжували досліджувати можливість існування таких “заборонених” молекул, і серед них особливий інтерес викликали антибредтівські олефіни (АБО) — сполуки з подвійними зв’язками у “заборонених” позиціях, які мають викривлену або пірамідальну геометрію. Через значне напруження ці молекули є надзвичайно нестабільними і мають схильність до швидкого розпаду. Тривалий час вважалося, що синтез АБО неможливий або надзвичайно ускладнений, що обмежувало науковців у вивченні цих структур.

Прорив у цьому напрямку зробили дослідники з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі під керівництвом професора Ніла Гарга. Вони розробили метод синтезу антибредтівських олефінів, використовуючи силілпсевдогалогени як прекурсори. Ці прекурсори дозволяють отримувати сильно напружені АБО, які потім стабілізуються шляхом зв’язування з іншими речовинами. Ключовим етапом процесу є застосування фторидів, які сприяють утворенню та стабілізації викривлених пі-зв’язків.

Для підтвердження структури синтезованих АБО вчені використали методи комп’ютерного моделювання на основі теорії функціоналу густини, що дозволяє з високою точністю розраховувати електронні властивості молекул. Згідно з розрахунками, отримані алкени, що належать до антибредтівських олефінів, мають значну скрученість і пірамідальність подвійних зв’язків, чим і порушують класичне правило Бредта.

Результати цього дослідження відкривають нові можливості для синтезу раніше недосяжних органічних сполук. Професор Гарг зазначає, що такі сполуки можуть стати перспективними в галузі фармацевтики, де нестандартні молекулярні структури часто виявляються ефективними біологічно активними агентами. Таким чином, порушення “нездоланних” хімічних правил, подібних до правила Бредта, може привести до нових відкриттів у розробці лікарських засобів і нових матеріалів.

Ця робота є важливим кроком у розвитку сучасної органічної хімії, демонструючи, що навіть усталені хімічні обмеження можуть бути подолані при правильному підході. Отримані результати сприятимуть подальшому вивченню антибредтівських сполук і їх потенційного застосування в різних галузях науки та промисловості.