Într -un laborator de la Universitatea din California, Los Angeles, o regulă veche de aproape un secol a chimiei organice a fost pusă la încercare.
Regula lui Bredt, formulată în 1924 de chimistul german Julius Bredt, spunea limpede: anumite molecule nu pot exista, pentru că ar fi prea tensionate și, deci, instabile. Echipa condusă de profesorul Neil Garg arată că imposibilul poate fi, de fapt, posibil.
Rezultatul nu e doar o demonstrație elegantă, ci deschide un câmp nou de structuri moleculare care până ieri păreau inaccesibile, cu aplicații potențiale de la dezvoltarea de medicamente până la știința materialelor. Pentru a înțelege miza, merită un pas înapoi.
Chimia organică se ocupă de moleculele pe bază de carbon, omniprezente în lumea vie.
Printre ele, olefinele sau alcenele – molecule cu o dublă legătură între doi atomi de carbon – au o trăsătură distinctivă: această dublă legătură impune o geometrie aproape plană, care le limitează libertatea de mișcare și le determină reactivitatea. În alte cuvinte, forma dictează comportamentul.
Regula lui Bredt privește o categorie specială de structuri: moleculele biciclice punte. Imaginați-vă două inele moleculare care împart atomi comuni și se întâlnesc într-un punct-cheie, capul de pod.
Bredt a susținut că o dublă legătură nu poate sta tocmai acolo, la capul de pod, pentru că ar forța atomii într-o conformație imposibilă, introducând o tensiune atât de mare încât stabilitatea s-ar prăbuși.
Consecința a fost limpede și durabilă: generarea așa-numitelor olefine anti-Bredt (ABO) a fost considerată impracticabilă. Timp de zeci de ani, chimia le-a ocolit. Studiul publicat de echipa UCLA în Science schimbă această perspectivă.
Cercetătorii arată că olefinele anti-Bredt pot fi nu doar obținute, ci și păstrate suficient de mult pentru a fi analizate și folosite în reacții ulterioare.
Strategia lor a exploatat halogenuri de silil – compuși care pot iniția transformări chimice precise – pentru a genera reacțiile ce conduc la formarea acestor structuri.
Pentru a contracara instabilitatea inerentă, a fost introdus un reactiv de captare, capabil să „prindă” ABO-urile imediat ce apar și să le stabilizeze pentru studiu. Faptul că aceste molecule pot fi create și manipulate în laborator are un impact dublu.
Mai întâi, demontează ideea că regula lui Bredt este de neclintit; o transformă din dogmă în ghid. Apoi, pune în mâinile chimiștilor o nouă trusă de instrumente pentru a proiecta arhitecturi moleculare mai îndrăznețe și mai variate. Implicațiile sunt concrete.
În cercetarea farmaceutică, forma tridimensională a unei molecule determină cât de bine se potrivește cu o țintă biologică.
Olefinele anti-Bredt, prin geometria lor neobișnuită, pot oferi un control mai fin asupra acestei potriviri, ceea ce, teoretic, poate duce la medicamente mai eficiente și cu efecte secundare reduse.
Când poți ajusta subtil spațiul din jurul unei duble legături în locuri până acum „interzise”, obții o paletă nouă de opțiuni pentru a interacționa specific cu enzime, receptori sau alte biomolecule. Dincolo de medicină, potențialul se extinde în chimia materialelor.
Conformațiile neobișnuite ale structurilor anti-Bredt pot induce proprietăți emergente în polimeri și materiale avansate, utile de pildă în electronica organică sau în proiectarea de materiale mai rezistente și totuși flexibile.
În cataliză, astfel de molecule ar putea funcționa ca intermediari cu reactivitate aparte, deschizând căi de reacție mai eficiente și mai selective.
Pentru profesorul Neil Garg și echipa sa, mesajul e limpede: unele „reguli” ale chimiei nu sunt ziduri de netrecut, ci borne care pot fi repoziționate prin inovație. Descoperirea nu se oprește la a depăși o limită veche, ci invită la regândirea altora.
Pe termen lung, această reușită ar putea rescrie modul în care înțelegem constrângerile structurale din chimia organică și ar putea inspira revizuirea altor principii considerate, până acum, imuabile.
