کشف شگفت انگیز در شیمی: نقض یک قانون صدساله - مجله کالج

قاعده برِدت چیست و چرا اینقدر مهم است؟

قاعده برِدت می گوید که در مولکول های دارای ساختار حلقوی، به ویژه هنگامی که دو حلقه کربنی به طور پیوسته به وسیله یک پل به هم متصل می شوند، ایجاد یک پیوند دوگانه در محل اتصال این پل به حلقه ها امکان پذیر نیست. این به اصطلاح نقطه پل یا سر پل (bridgehead) مکانی است که تنش زیادی به علت هندسه مولکول در آن ایجاد می شود. وجود پیوند دوگانه در این قسمت باعث ایجاد فشار اضافی بر ساختار مولکول می شود و باعث می شود که اتم ها از صفحه ساختاری خود خارج شوند. در نهایت، مولکول ناپایدار می شود و به سرعت تجزیه می شود. به همین علت، شیمیدانان این پیوند را غیرممکن یا بسیار ناپایدار تلقی نموده اند.

در واقع، قاعده برِدت بر پایه مشاهدات متعددی بنا شده بود که نشان می داد مولکول هایی با دو حلقه و یک پل بین آنها هیچ پیوند دوگانه ای در نقطه پل ندارند. این نظریه در طی سال ها برای ترکیبات دارای حلقه های بزرگ تر تغییر یافت و امروز شیمیدانان معتقدند که ایجاد پیوندهای دوگانه در بعضی از حلقه های بزرگ تر امکان پذیر است، اما مولکول هایی با حلقه های کوچک تر همچنان از این قانون تبعیت می نمایند.

نقض قاعده برِدت: چگونه این امکان پذیر شد؟

پروفسور گارگ و تیم او توانستند مولکول هایی به نام اولِفین های ضدبرِدت (anti-Bredt olefins) فراوری نمایند که با این قاعده تناقض دارند. این مولکول ها شامل پیوند دوگانه در سر پل هستند، اما تیم تحقیقاتی با استفاده از ترکیبات خاصی به نام هالیدهای سیلیل (silyl halides) توانستند شرایطی فراهم نمایند که این مولکول ها را به طور موقت پایدار نمایند. در ابتدا، این ترکیبات بسیار ناپایدار بودند، اما با استفاده از عوامل مختلف تیم تحقیقاتی پیروز به تثبیت و مطالعه آنها شد.

گارگ در مورد اهمیت این کشف می گوید: این پژوهش به شیمیدانان امکان می دهد که در جهت هایی حرکت نمایند که پیش تر تصور می شد غیرممکن است. او باور دارد که مولکول های نو مانند اولفین های ضدبرِدت می توانند در صنعت داروسازی تحولی بزرگ ایجاد نمایند. ساختار سه بعدی این مولکول ها به گونه ای است که در فرآیندهای تحقیق و توسعه داروهای نو کاربرد فراوان دارند.

انتقاد به قواعد محدودنماینده: آیا قوانین تجربی خلاقیت را محدود می نمایند؟

این دستاورد نشان می دهد که بعضی از اصول و قواعد پذیرفته شده شیمی، که بر اساس مشاهدات تجربی بنا شده اند، ممکن است در همه شرایط به درستی عمل ننمایند و نباید به عنوان اصول ثابت در نظر گرفته شوند. گارگ معتقد است که قوانینی مانند قاعده برِدت باید تنها به عنوان یک راهنما در نظر گرفته شوند و نباید آنها را مطلقاً غیرقابل شکستن تلقی کرد. او می گوید که وجود چنین قوانینی به طور ناخودآگاه خلاقیت و نوآوری را محدود می نماید و به ویژه در شیمی که رشته ای پر از احتمالات پیچیده و پنهان است، این قوانین باید همیشه با احتیاط مورد استفاده قرار گیرند.

آینده پژوهش و کاربردهای احتمالی

این کشف، علاوه بر اینکه دانش ما درباره شیمی ارگانیک را توسعه می دهد، ممکن است در کاربردهای صنعتی و پزشکی نیز نقش مهمی ایفا نماید. بسیاری از مولکول هایی که تا به حال به علت محدودیت های قاعده برِدت غیرممکن تلقی شده اند، حالا با استفاده از اولفین های ضدبرِدت می توانند ساخته شوند و به ویژه در فرآیند کشف داروهای نو به کار گرفته شوند. این دستاورد بعلاوه نشان می دهد که دانشمندان با به چالش کشیدن فرضیات پذیرفته شده می توانند راه های نوی برای بهبود و نوآوری در زمینه های مختلف علمی بیابند.

منبع