Száz évig lehetetlennek gondolták, mégis sikerült – új távlatok nyílnak a gyógyszerkutatásban
Száz éve kezelik kémiai alapvetésként az ún. Bredt-szabályt, amely kimondja, hogy bizonyos szerkezeti feltételek mellett szénalapú vegyületekben nem jöhet létre kettős kötés.
Egészen pontosan arról van szó, hogy ha egy molekula két szénláncból álló gyűrűből áll (biciklusos molekula), akkor azok hídfőjénél (vagyis ahol a gyűrűk csatlakoznak egymáshoz) nem alakulhat ki szén-szén kettős kötés.
Ez a megállapítás nem pusztán elméleti alapon született – a megfigyelések sem támasztották alá annak ellenkezőjét. Eddig ugyanis nem sikerült olyan biciklusos vegyületet előállítani, amelyek molekuláiban ilyen kettős kötés lett volna.
Az elmélet annyira elfogadottá vált, hogy még a tankönyvekbe is bekerült, és mindenki kémiai alapvetésként kezelte. Most azonban új kutatások megdöntötték ezt a szabályt, és arra ösztönözhetik a kutatókat, hogy új típusú molekulák után nézzenek.
Új távlatok a gyógyszerkutatásban
A szén egy rendkívül sokoldalú elem, amely a molekulák túlnyomó részében megtalálható. Ezért kiemelten fontos megérteni, azt, hogy milyen kötéseket képes alkotni, és milyen kiaknázatlan lehetőségek rejlenek még az organikus kémiában.
Julius Bredt 1924-ben „jött rá”, hogy bizonyos kötések kialakulásának lehetősége feltételhez kötött. Amikor egy molekula két összekapcsolt széngyűrűt tartalmaz, Bredt szerint a hídfőnél nem jöhet létre kettős kötés. Most azonban a UCLA kémikusai bebizonyították, hogy ez mégis lehetséges.
Bredt eredeti megfigyelései után arra jutott, hogy ezekben az esetekben a kettős kötés a molekula síkjából való elcsavarodását eredményezné, ami instabil szerkezetet hozna létre. Azóta a szabályt kétszer is módosították.
Elfogadták, hogy nagyobb gyűrűrendszerekben létezhetnek ilyen kettős kötések. Emellett más kémikusok már előállítottak ilyen molekulákat kisebb gyűrűk esetében is, ám ezek nem voltak stabilak, ezért a szabály mára úgy él a köztudatban, hogy az instabilitás miatt csak tartós kötések nem alakulhatnak ki kisebb gyűrűk esetén. Ezt a megállapítást a Nemzetközi Elméleti és Alkalmazott Kémiai Szövetség (IUPAC) is elismerte.
Mégsem úgy volt, ahogy eddig gondolták
Ezzel szemben Neil Garg professzor és csapata most olyan molekulákat fedezett fel, amelyek megsértik ezt a szabályt. Az ilyen típusú molekulákat „anti-Bredt alkéneknek” (ABO-k) nevezik, és bár már több típusát is azonosították, ezek valószínűleg még csak a jéghegy csúcsát jelentik.
Az ABO-kat úgy állították elő, hogy fluoridot alkalmaztak bizonyos szilíciumalapú molekulákra. Az előállított molekulák kezdetben instabilak voltak, tehát a szabály nem teljesen téves, ám a kutatók különféle szerekkel stabilizálták őket, így lehetőség nyílt az elemzésükre és potenciális felhasználásukra.
Kapcsolódó cikkünk: Itt az új szupertechnológia: Egy másodperc alatt feltölthetővé válhatnak az akkumulátorok
A tudományos világban mindig is voltak olyanok, akik megpróbálták megdönteni a „lehetetlent”. Bredt szabályát azonban a legtöbb kémikus elfogadta és nem kérdőjelezte meg.
„Az emberek nem vizsgálták az anti-Bredt alkéneket, mert azt hiszik, hogy nem létezhetnek” – mondta Garg egy nyilatkozatában. Az ABO-kat nem azért hanyagolták el, mert haszontalannak tartották őket, hanem mert egyszerűen nem tartották lehetségesnek azok létezését.
„A gyógyszeriparban egyre nagyobb az igény olyan kémiai reakciók kifejlesztésére, amelyek háromdimenziós szerkezeteket hoznak létre, mivel ezek új gyógyszerek felfedezését segíthetik elő” – magyarázta Garg. „Ez a tanulmány azt mutatja, hogy a százéves hagyományos bölcsességgel ellentétben a kémikusok képesek előállítani és felhasználni az anti-Bredt alkéneket, értékes termékeket hozva létre.”
Az ilyen kémiai felfedezések mindig felvetik a kérdést, hogy vajon hány valójában téves alapvetés lehet még a tankönyvekben. Garg szerint az a probléma, hogy a megfigyelésen alapuló szabályokat gyakran alapvető törvényekként kezelik. „Nem lenne szabad olyan szabályokat alkotni, mint ez – vagy ha vannak, akkor mindig emlékeztetni kell rá, hogy ezek csak iránymutatások, nem pedig törvények. A kreativitásra romboló hatással van, ha olyan szabályaink vannak, amelyeket állítólag nem lehet áthágni.”