大河网2024年11月14日发布:打破百年规则的“不可能被造出的分子”被成功制造

这些分子曾被认为太不稳定而无法制造，但实验表明它们可以在某些反应中被“捕获”，从而产生有用的产物。

有机分子因原子的键合方式而形成特定形状。含碳的有机分子（如图）由于其原子的键合方式而形成特定形状。

化学家首次制造出一类此前被认为过于不稳定而无法存在的分子，并利用它们生成了奇特的化合物。科学家表示，这些被称为反布雷德特烯烃（ABO）的恶名分子为合成具有挑战性的药物候选物提供了一条新途径。

澳大利亚布里斯班昆士兰大学的化学家克雷格·威廉姆斯（Craig Williams）说，这项工作是“一项具有里程碑意义的贡献”。研究结果发表在《科学》杂志上。

含碳的有机分子通常因其原子结合的方式而符合特定形状。例如，烯烃（也称为烯烃——常用于药物开发反应的碳氢化合物）在两个碳原子之间有一个或多个双键，导致原子排列在一个平面上。

1924年由有机化学家朱利叶斯·布雷德特（Julius Bredt）提出的百年布雷德特规则指出，在由两个共享原子的环组成的小分子中，如某些类型的烯烃，两个碳原子之间的双键不能出现在环连接的位置，即桥头位置。该研究的共同作者、加利福尼亚大学洛杉矶分校的化学家尼尔·加尔格（Neil Garg）说，这是因为这些键会迫使分子形成一种扭曲、应变的三维形状，使其具有高度反应性和不稳定性。他说：“然而，100年后，人们仍然会说这些类型的结构是被禁止的，或者太不稳定而无法制造。”

尽管该规则已进入化学教科书，但这并没有阻止研究人员试图打破它。先前的研究暗示，有可能制造出在桥头位置具有碳 - 碳双键的ABO。但加尔格说，由于反应条件过于苛刻，试图合成完整形式的ABO未获成功。

在最近的一次尝试中，加尔格和他的同事用氟化物源处理一种前体化合物，以启动一种较温和的“消除”反应，这种反应从分子中去除原子团。这产生了一种具有ABO特征性双碳键的分子。当研究人员向这种三维ABO添加各种捕获剂（在不稳定分子反应时捕获它们的化学物质）时，他们能够生产出几种可以分离的复杂化合物。加尔格说，这表明ABO与不同捕获剂的反应可用于合成三维分子，这对设计新药很有用。

与典型的烯烃不同，ABO是手性化合物——与它们的镜像不完全匹配的分子。加尔格和他的同事合成并捕获了一种对映体富集的ABO，这意味着他们生产的一对镜像中的一种比另一种多。这一发现表明ABO可作为对映体富集化合物的非常规构建块，对映体富集化合物在制药中广泛使用。

中国深圳南方科技大学的化学家李闯创（Chuang - Chuang Li）说，这种方法可用于探索其他具有挑战性的分子的创新合成途径，如化疗药物紫杉醇（以泰素出售）——一种在实验室中难以制造的复杂多环分子。李说：“这是一种有价值且可靠的方法。”

加尔格和他的团队正在探索涉及ABO的其他反应，并研究如何合成其他具有看似不可能结构的分子。他说：“我们可以更跳出常规地思考。”