На протяжении 100 лет химики считали, что в органической химии при определённых условиях двойные связи практически невозможны. Известное как правило Бредта, это утверждение основывалось не на теории, а на многолетних наблюдениях за молекулами, где такие связи отсутствовали. Уверенность в правильности этого правила была настолько высокой, что оно широко публиковалось в учебниках. Новое исследование показывает, что это не так, и теперь оно вдохновит химиков искать молекулы, существование которых ранее считалось невозможным.
Углерод — это удивительно универсальный элемент, так как подавляющее большинство известных нам молекул его содержат. Поскольку мы сами в основном состоим из молекул, построенных на основе углеродной структуры, исследование того, что возможно и что невозможно с углеродом, т.е. органическая химия, имеет для нас особую важность.
Ключ к гибкости углерода в создании молекул — его способность формировать четыре связи, которые могут быть одинарными, двойными или тройными с другими атомами углерода. Однако Юлиус Бредт (Julius Bredt) утверждал, что на эту способность существует ограничение. Бредт утверждал, что в молекуле, содержащей два кольца атомов углерода, соединенных вместе мостиком, не может быть двойной связи. Теперь химики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе доказали, что это возможно.
Бредт пришёл к такому заключению, заметив отсутствие двойных связей в подобных молекулах. Позднее объяснение этому заключалось в том, что двойная связь в таких условиях могла бы вывернуть молекулу из плоскости. С тех пор правило было дважды модифицировано: стало допустимым наличие двойных связей в более крупных кольцевых системах. Кроме того, другие химики утверждали, что смогли создать подобные молекулы с меньшими кольцами, но они оказались нестабильными. В таком виде это правило признано Международным союзом теоретической и прикладной химии.
Однако профессор Нил Гарг (Neil Garg) и его команда нашли молекулы, нарушающие это правило. Эти молекулы, получившие название «анти-бредтовские олефины» (ABO), могут оказаться лишь вершиной айсберга, поскольку уже выявлено несколько их видов.
Все вышеперечисленное было получено путем нанесения фторида на молекулы, названия которых звучат так, словно они взяты из скетча, высмеивающего химиков: силиловые (псевдо)галогениды. Полученные результаты изначально были нестабильными, что показывает, что правило не было полностью неправильным, но затем команда использовала различные агенты, чтобы стабилизировать их и провести анализ, а также найти потенциальные области применения. Возможно, эти псевдогалогениды не такие уж и «силиловые».
Среди учёных, как и среди других людей, всегда найдутся те, кто стремится сделать невозможное. Однако большинство химиков просто приняли правило Бредта, хотя и в модифицированной форме, и не особо желали его оспаривать.
«Люди не исследуют анти-бредтовские олефины, потому что считают это невозможным», — сказал Гарг в своём заявлении.
Впрочем, ABO не игнорировали из-за их якобы бесполезности.
«В фармацевтической индустрии существует огромный спрос на химические реакции, создающие трёхмерные структуры, похожие на наши, так как они могут помочь в открытии новых лекарств, — отметил Гарг. — Это исследование показывает, что вопреки вековой традиционной мудрости химики могут создавать и использовать анти-бредтовские олефины для создания ценных продуктов.»
Такие открытия ставят под вопрос, насколько часто учебники ошибаются в других аспектах. Гарг видит проблему в том, что наблюдательные правила часто воспринимают как фундаментальные законы.
«Нам не нужны подобные правила — или, если они есть, они должны существовать с постоянным напоминанием о том, что это лишь рекомендации, а не законы. Правила, которые, как утверждается, невозможно преодолеть, подавляют творческий подход.»
Исследование было опубликовано в журнале Science.
