Kimyagerler Uzun Süredir Süregelen Kimya Kurallarına meydan okuyarak "Dünyamıza Fayda Sağlayabileceğini" Söyledikleri Egzotik Moleküller Tasarladılar

Asırlık bir prensip olan Bredt kuralını ilk kez 2024'te ihlal eden UCLA araştırmacıları organik kimya - olası moleküler şekillere dair anlayışımızı bir kez daha zorluyor.

Bredt kuralı şunu belirtir: iki karbon Atomlar köprübaşı konumunda çift bağ oluşturamazlar. Ancak ekip, Neil Garg'ın UCLA'daki laboratuvarında bunu 2024'te başardı ve şimdi kafes şeklinde, çift bağlı iki olağandışı şey yaratmak için araştırmalarına devam ediyor. moleküller cubene ve quadricyclene olarak adlandırılır.

Olasılıkları daha da genişleten ekibin son organik kimya makalesi Doğa iki molekülün çift bağlarının nasıl aynı düzlemde bulunmadığını, potansiyel uygulamalarla açıklar. ilaç araştırma.

Organik Kimya Bağları

UCLA'da Kimya ve Biyokimya alanında seçkin Kenneth N. Trueblood profesörü olan ortak yazar Neil Garg, "On yıllar önce kimyagerler, bunun gibi alken molekülleri yapabilmemiz gerektiğine dair güçlü bir destek buldular, ancak organik kimyada yapı, bağlanma ve reaktivite ile ilgili ders kitabı kuralları hakkında düşünmeye hâlâ çok alışkın olduğumuz için, küp ve kuadrisiklen gibi moleküllerden kaçınıldı" dedi. "Fakat bu kuralların neredeyse tamamının daha çok kılavuz ilkeler gibi ele alınması gerektiği ortaya çıktı."

Organik moleküller, bağ atomları arasında paylaşılan elektron çiftlerinin sayısını yansıtan tekli, çiftli veya üçlü bağlar içerir. Alkenler, karbon atomlarının trigonal düzlemsel geometrisinden dolayı tipik olarak düz veya düzlemsel bir yapıya sahip olan karbon atomları arasında çift bağa sahiptir. UCLA araştırmacıları tarafından incelenen moleküllerin olağandışı üç boyutlu şekilleri, bağ düzenlerinin 2'den çok 1,5'e yakın olmasına yol açarak onları daha da egzotik hale getiriyor.

Ortak yazar Ken Houk, "Neil'in laboratuvarı bu inanılmaz derecede çarpık moleküllerin nasıl yapılacağını buldu ve organik kimyagerler bu benzersiz yapılarla neler yapılabileceği konusunda heyecan duyuyor" dedi.

Araştırmacılar, keşiflerinin, ilaç araştırmacılarının ilaç geliştirmede kullanılacak yeni üç boyutlu moleküler şekiller bulma arayışıyla yakından örtüştüğünü belirtti.

Garg, "Küpen ve dört tekerlekli bisiklet yapımının 20. yüzyılda oldukça niş bir iş olduğu düşünülüyordu" dedi. "Fakat günümüzde düzenli, daha düz yapıların olanaklarını tüketmeye başlıyoruz ve sıra dışı, katı 3 boyutlu moleküller üretmeye daha fazla ihtiyaç var."

Organik Kimya Kurallarını Çiğnemek

Bu molekülleri üretme süreci karmaşıktı ve birden fazla adım içeriyordu. Ekip, merkezde silikon bulunan kararlı atom grupları ve bağ elektron çiftini çalan bitişik ayrılan gruplar oluşturarak işe başladı. Daha sonra, iki gruptan biri florür tuzları ile işlenerek, ilgili öncül maddeye bağlı olarak küpen veya kuadrisiklen üretildi. Son olarak, moleküller başka bir reaktan tarafından doğrudan durdurulduğunda, ortaya çıkan bileşikler, genellikle kimyagerlerin onları yaratma çabalarından kaçacak alışılmadık derecede karmaşık formlar elde etti.

UCLA ekibine göre moleküllerin alken karbonlarındaki piramitleştirilmiş geometrileri, yaygın düz alken geometrilerinden çok daha hızlı reaksiyon hızlarına olanak tanıyor. Alışılmadık şekillerini ve zayıf bağlarını tanımlamak için bu yapıları "hiperpiramidalize" olarak adlandırdılar. Şu anda moleküller o kadar kararsız ki henüz izole edilip doğrudan gözlemlenmeleri gerekiyor, ancak deneysel çalışmalar ve simülasyonlar bunların kısa süreliğine var olduklarını gösteriyor.

Garg, "Bir, iki veya üç olmayan tahvil emirlerine sahip olmak şu anda düşündüğümüzden ve öğrettiklerimizden oldukça farklı" dedi. "Bunun ne kadar önemli olduğunu zaman gösterecek ama bilim insanlarının kuralları sorgulaması çok önemli. Bilgimizin ve hayal gücümüzün sınırlarını zorlamazsak yeni şeyler geliştiremeyiz."

Devam Eden Araştırma ve Uygulamalar

UCLA ekibinin bir sonraki adımı, yeni nesil tıbbi araştırmalara başlamak için ilaç şirketleriyle ortaklık kurmaktır. Bu yeni formlar, onlarca yıldır güvendiği basit, düz moleküler geometrilerin ötesine geçmeye başlayan bir endüstrinin olanaklarını büyük ölçüde genişletiyor. Ekip, bu karmaşık yeni üç boyutlu yapıların büyük bir endüstri değişimini tetikleyebileceğini söylüyor.

Ek olarak Garg, moleküllerin yeni enerjik materyaller geliştirmede daha fazla endüstriyel uygulamaya sahip olabileceğini belirtiyor. Şimdilik mümkün olabilecek ancak henüz araştırmacılar tarafından dikkate alınmamış şekilleri araştırmaya odaklanmış durumda.

Garg sözlerini şöyle tamamladı: "Benim laboratuvarımda üç şey çok önemlidir. Biri bildiklerimizin temellerini zorlamak. İkincisi, başkaları için yararlı olabilecek ve toplum için pratik değeri olabilecek kimya yapmaktır." "Ve üçüncüsü, dünya standartlarında bir eğitim için UCLA'ya gelen ve daha sonra yeni şeyler keşfetmeye ve başkalarına öğretmeye devam edecekleri akademiye veya ilaç ürettikleri veya dünyamıza fayda sağlayacak başka harika şeyler yaptıkları endüstriye giren tüm gerçekten parlak insanları eğitmek."

Kağıt, “Sentetik Yapı Taşları Olarak Bağ Düzeni 1.5 Taşıyan Hiperpiramidalize Alkenler"diye ortaya çıktı Doğa Kimyası 21 Ocak 2026'da.

Ryan Whalen The Debrief için bilim ve teknolojiyi ele alıyor. Tarih alanında yüksek lisans derecesine ve Kütüphane ve Bilgi Bilimi alanında yüksek lisans derecesine ve Veri Bilimi sertifikasına sahiptir. Kendisiyle iletişim kurulabilir [email protected]ve onu Twitter'da takip edin @mdntwvlf.