这条百年化学规则被打破，是时候改写教科书了

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小雨2024年11月16日约 4 分钟

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化学中充斥着各种各样的规则，但仔细观察就会发现，有些规则实际上是可以被打破的。在一项新发表于《科学》杂志的研究中，一组化学家就打破了一个已经约束了化学家长达百年之久的基本规则。

这个规则名为布雷特规则。研究人员制造出了违反这一规则的分子，并呼吁“是时候重写教科书了。”

三个同分异构体中，右边两个标红色的碳原子违背布雷特规则（图片来源：wikipedia）

布雷特规则

1924年，德国化学家布雷特（Julius Bredt）提出了一条适用于所有“桥连化合物”的分子的准则。这种分子是由两个共享原子的环构成的。根据布雷特的观察，在这些化合物的环相连在一起的位置，即所谓的“桥头”位置，不可能出现碳-碳原子双键。因为在这个位置结构上的双键，会迫使分子发生畸变，形成一个扭曲的3D形状，使其具有极高的不稳定性。

自那之后，这一被称为布雷特规则的准则便成为化学教科书中的重要内容，并得到了全球化学家的普遍认可。人们普遍相信，那些违反这条规则的分子，会因为极不稳定而无法存在。

然而，新的研究却推翻了这一观点，并展示了如何制造并使用违反布雷特规律的“反布雷特烯烃”（ABO）。

反布雷特烯烃

烯烃是一类常用于药物开发反应的化合物，这类分子包含至少一个碳-碳原子双键。根据布雷特规则，烯烃的所有原子都排列在一个平面上。这限制了科学家用这些分子制造合成分子的想象力，阻碍了它们在药物发现中的应用。

事实上，在过去的一个世纪里，一些化学家已经做出了许多努力来产生瞬态ABO。这些研究为ABO的存在提供了支持，但也表明ABO的确很不稳定且容易分解。换言之，先前的一些研究虽然表明了在桥头位置创造出碳-碳双键的ABO是可能的，但由于它们的反应条件十分苛刻，因此化学家们并不能成功地以完整的形式合成这样的化合物。ABO仍然被视为是难以获取的合成中间体。

反布雷特烯烃模型

（图片来源：Neil Garg/QRChem）

在新的研究中，研究人员利用氟化物源来处理前体分子——硅基（伪）卤化物分子，启动了较温和的能形成ABO的反应，由此产生了一个“传说中”的位于桥头位置的碳-碳原子双键的分子。

由于ABO是极度不稳定的，因此研究人员向这些ABO中加入了各种捕获剂，这些捕获剂能在不稳定分子发生反应时对它们进行“捕获”。如此一来，他们成功获得了几种可以被分离出来的复杂化合物。

这样的结果表明，ABO与不同的捕获剂的反应，可以用来合成3D分子，这对于新药设计具有很高的实用价值。

跳出固有思维

有化学家称，这是里程碑式的研究。现在，研究团队正在探索其他涉及ABO的反应，并正在研究如何合成其他看似不可能的结构的分子。制药行业也正在大力发展能产生像各种不同三维结构的化学反应，以发现新的药物分子。