Per quasi un secolo, la regola di Bredt è stata una pietra miliare nella chimica organica, definendo i limiti strutturali delle molecole organiche complesse. Oggi, però, un team di chimici dell’Università della California, UCLA, ha messo in discussione questa antica convinzione, dimostrando che è possibile creare molecole che violano questa regola. La scoperta, pubblicata sulla rivista Science, amplia l’orizzonte delle molecole utilizzabili nella ricerca farmaceutica
La Regola di Bredt: un limite di cento anni
Indice dei contenuti
La regola di Bredt, formulata nel 1924, sancisce che un doppio legame carbonio-carbonio non può essere stabilmente presente in una posizione “testa di ponte” all’interno di una struttura biciclica con ponte, ovvero in un sistema molecolare in cui due anelli sono uniti da un atomo comune (il ponte). Questa proibizione dipende dalle forti tensioni strutturali imposte al sistema.
Il doppio legame richiede una configurazione piana.
Tuttavia, la posizione testa di ponte all’interno di una struttura così rigida e compressa non può mantenere la geometria necessaria. La molecola risulterebbe quindi eccessivamente deformata, incapace di mantenere la rigidità e planarità tipiche degli alcheni.
La regola di Bredt ha costituito per decenni un limite chiave nella sintesi chimica.
Ha infatti ristretto il campo delle strutture olefiniche (quelle contenenti doppi legami carbonio-carbonio) ritenute stabili e, di conseguenza, influendo sulle possibilità di progettazione molecolare in vari settori, incluso lo sviluppo farmaceutico. Infatti, le olefine, con la loro particolare reattività e versatilità, hanno un ruolo fondamentale nella creazione di nuove strutture bioattive. Tuttavia, la limitazione strutturale imposta dalla regola di Bredt ha portato i chimici a escludere molteplici configurazioni potenzialmente innovative, ritenendole instabili o troppo deformate.
Recentemente, però, questo principio è stato messo in discussione.
Studi avanzati in sintesi chimica e tecniche di caratterizzazione molecolare hanno permesso di ottenere configurazioni bicicliche che sembravano impossibili secondo la regola di Bredt, suggerendo che, in determinate condizioni, una certa flessibilità potrebbe consentire la stabilità anche in strutture considerate “vietate”.
La scoperta degli scienziati della UCLA: olefine anti-Bredt
Nel nuovo studio pubblicato su Science, il team di ricerca guidato dal professor Neil Garg ha dimostrato che è possibile creare olefine che violano la regola di Bredt, conosciute come “olefine anti-Bredt” (ABO). La scoperta è significativa perché amplia le possibilità di costruire nuove molecole con configurazioni tridimensionali che si pensava fossero impossibili.
Cerchiamo di capire meglio.
La creazione di olefine anti-Bredt
Il laboratorio di Garg ha utilizzato una reazione innovativa. Trattando molecole chiamate (pseudo)alogenuri di silile con una fonte di fluoruro, i ricercatori hanno innescato una reazione di eliminazione che genera ABO. Queste molecole, tuttavia, sono altamente instabili. Per questo motivo, è stato necessario “intrappolarle” con altre sostanze chimiche. Questo ha permesso di stabilizzarle e produrre composti isolabili e studiabili. Grazie a questo processo, è stata confermata la possibilità di generare e utilizzare gli ABO in modo pratico. Ciò ha portato alla creazione di strutture chimiche di valore che, in teoria, non sarebbero dovute esistere.
Implicazioni nella ricerca farmaceutica
La possibilità di creare e sfruttare molecole che violano la regola di Bredt rappresenta una svolta per la chimica farmaceutica. Le olefine anti-Bredt, con la loro struttura tridimensionale unica, potrebbero diventare fondamentali nella scoperta di nuovi farmaci. Come spiega Garg, «C’è una grande spinta nell’industria farmaceutica per sviluppare reazioni chimiche che diano strutture tridimensionali come le nostre perché possono essere usate per scoprire nuovi farmaci». In effetti, le molecole tridimensionali hanno spesso una maggiore affinità con i bersagli biologici rispetto alle molecole planari. Il che, renderebbe possibile sviluppare trattamenti più efficaci e con minori effetti collaterali.
L’idea che le olefine anti-Bredt siano possibili, pur sfidando le limitazioni stabilite, offre nuove possibilità non solo per la sintesi chimica, ma anche per la creazione di molecole personalizzate, con proprietà uniche, che potrebbero dare impulso a nuove terapie in medicina.
Il futuro della chimica organica
La violazione della regola di Bredt segna un cambiamento epocale per la chimica organica. Questa scoperta, finanziata dai National Institutes of Health e documentata in Science, segna un passo verso un futuro di innovazione. I chimici potranno esplorare nuove strade nella sintesi molecolare con applicazioni rivoluzionarie nella scoperta di farmaci. Il lavoro degli scienziati della UCLA invita a rivedere le basi della chimica organica. Spinge la ricerca oltre i limiti tradizionali e apre nuove prospettive per la scienza e la salute.