“Hasil yang tidak mungkin”. Para ilmuwan baru saja membatalkan aturan kimia yang sudah berusia seabad

Sebuah tim peneliti sedang menulis ulang aturan struktur molekul – dan hasilnya dapat mengubah cara pembuatan obat-obatan di masa depan.

Ahli kimia UCLA menunjukkan hal tersebut “regra” yang terkenal kimia organik tidak bisa dipecahkan seperti yang diperkirakan sebelumnya.

Saat membuat molekul aneh berbentuk sangkar dengan ikatan rangkap yang terdistorsi, struktur yang lama dianggap mustahiltim ini memelopori jenis kimia yang benar-benar baru.

Kimia organik didasarkan pada aturan-aturan lama yang menjelaskan bagaimana atom-atom saling berikatan, bagaimana ikatan kimia terbentuk, dan bagaimana molekul terbentuk.

Prinsip-prinsip ini memandu cara para ilmuwan memahami reaksi dan memprediksi perilaku molekul. Meskipun banyak dari aturan-aturan ini dianggap sebagai kebenaran absolut, para peneliti di UCLA menunjukkan hal tersebut memiliki lebih banyak fleksibilitas daripada yang diyakini.

Pada tahun 2024, kelompok penelitian yang dipimpin oleh Neil Gargahli kimia di UCLA, membatalkan aturan Bredtsebuah prinsip yang telah berlaku selama lebih dari satu abad.

Aturan ini menetapkan molekul itu tidak dapat membentuk ikatan rangkap karbon-karbon pada posisi “jembatan” (persimpangan cincin dalam molekul bisiklik yang dijembatani), jelasnya Sains Harian.

Berdasarkan ini penemuan revolusionertim Garg kini telah mengembangkan metode untuk membuat struktur yang lebih aneh lagi: molekul berbentuk sangkar yang dikenal sebagai cubene dan quadricycleneyang mengandung ikatan rangkap yang sangat tidak biasa.

Pada sebagian besar molekul, atom-atom yang dihubungkan oleh ikatan rangkap tersusun dalam a susunan datar. Tim Neil Garg menemukan geometri yang familiar ini tidak berlaku untuk cubene dan quadricyclene.

Kesimpulannya, disajikan dalam a artikel diterbitkan pada hari Rabu di majalah Kimia Alamtunjukkan bahwa molekul-molekul ini memaksa ikatan rangkap untuk mengadopsi bentuk tiga dimensi yang terdistorsiyang memperluas jangkauan struktur molekul yang dapat dibayangkan oleh ahli kimia dan dapat memainkan peran penting dalam pengembangan obat di masa depan.

“Beberapa dekade yang lalu, ahli kimia menemukan bukti kuat bahwa kita seharusnya bisa menghasilkan molekul seperti ini, namun karena kita masih terbiasa memikirkan aturan buku teks tentang struktur, ikatan, dan reaktivitas dalam kimia organik, molekul seperti cubene dan quadricyclene dihindari,” jelas Garg.

Lagi pula, hampir semua aturan ini harus diperlakukan lebih sebagai pedomankata peneliti di a penyataan Ya, UCLA.

Molekul organik umumnya mengandung tiga jenis ikatan: tunggal, rangkap dua, dan rangkap tiga. Ikatan rangkap karbon-karbon disebut alkena dan memiliki orde ikatan 2, yang mencerminkan berapa pasang elektron dibagi antara atom-atom yang terikat. Pada alkena tipikal, karbon mengadopsi geometri segitiga datarmenciptakan struktur datar di sekitar ikatan rangkap.

Molekul tersebut dipelajari oleh tim Garg, yang bekerja sama dengan ahli kimia komputasi UCLA Ken Houk, berperilaku berbeda.

Karena bentuknya yang kompak dan tegang, ikatan rangkap pada kubusna dan segi empat memiliki pesanan obligasi yang paling dekat dengan 1,5 dari 2. Hubungan yang tidak biasa ini dihasilkan langsung darinya geometri tiga dimensi.

“Laboratorium Neil menemukan cara membuat molekul yang sangat terdistorsi ini, dan ahli kimia organik sangat bersemangat dengan apa yang bisa dilakukan dengan struktur unik ini”, kata Houk.

Penemuan ini muncul ketika para ilmuwan secara aktif mencari jenis molekul tiga dimensi baru untuk meningkatkan kualitas desain obat. Banyak obat modern didasarkan pada bentuk kompleks yang berinteraksi lebih tepat dengan target biologis.

“Memproduksi cubene dan quadricyclene mungkin dianggap cukup terspesialisasi pada abad ke-20,” kata Garg. “Tetapi saat ini kami mulai melakukannya menguras kemungkinan struktur biasa dan lebih datar, serta terdapat kebutuhan yang lebih besar untuk menghasilkan molekul 3D yang tidak biasa dan kaku.”

Tim Garg yakin temuan ini dapat membantu peneliti farmasi merancang a obat generasi baruyang dibandingkan dengan obat-obatan yang dikembangkan dalam beberapa dekade terakhir, memiliki bentuk tiga dimensi yang lebih kompleks.

“Di laboratorium saya, tiga hal yang paling penting. Salah satunya adalah memajukan fondasi dari apa yang kita ketahui. Yang kedua adalah melakukan kimia yang mungkin berguna bagi orang lain dan memiliki nilai praktis bagi masyarakat”, kata Garg.

“Dan yang ketiga adalah membentuk semua orang yang benar-benar brilian yang datang ke UCLA untuk mendapatkan pendidikan kelas dunia dan kemudian masuk ke dunia akademis, di mana mereka terus menemukan hal-hal baru dan mengajar orang lain, atau ke industri, di mana mereka membuat obat-obatan atau melakukan hal-hal menarik lainnya untuk memberikan manfaat bagi dunia kita“.