Deur DURHAM UNIVERSITEIT
Wetenskaplikes het in 'n nuwe studie getoon dat koolstof-gebaseerde molekules baie meer dinamies kan wees as wat voorheen gedink is.
Wanneer 'n koolstofatoom vier bindings aan verskillende groepe vorm, kan die molekule in twee spieëlbeeldvorme bestaan. Hierdie spieëlbeeldvorms is noodsaaklik in medisyne omdat hulle verskillende biologiese aktiwiteite het.
Gewoonlik is dit onmoontlik om tussen hierdie 'enantiomere' om te skakel, want om dit te doen, sal 'n binding verg om te verbreek, 'n proses wat te veel energie benodig.
Die navorsers van Durham Universiteit en die Universiteit van York het getoon dat as die chirale sentrum deel was van 'n dinamiese molekulêre hokstruktuur, dan kan 'n eenvoudige herrangskikking van die hok lei tot die inversie van die spieëlbeeldvorm van die molekule.
Op hierdie manier het koolstofgebaseerde stereochemie, wat normaalweg as vas en rigied beskou word, dinamies, vloeiend en responsief geword - 'n nuwe paradigma in koolstofgesentreerde chiraliteit.
Die bevindinge sal vandag (13 Maart 2023) in die joernaal gepubliseer word Natuurchemie.
Die molekulêre hok het nege koolstofatome in sy struktuur, wat bymekaar gehou word deur 'n paar koolstof-koolstof-dubbelbindings en 'n drieledige siklopropaanring. Hierdie kombinasie van effekte laat sommige van die verbande in die struktuur toe om spontaan plekke met mekaar te verhandel.
Projekhoofondersoeker, Dr. Aisha Bismillah van Durham Universiteit, het gesê: “Ons dinamiese koolstofhokke verander uiters vinnig hul vorm. Hulle huppel miljoene kere per sekonde heen en weer tussen hul spieëlbeeldstrukture. Om te sien hoe hulle aanpas by veranderinge in hul omgewing is werklik merkwaardig.”
Verder om hierdie unieke dinamiese vorm van stereochemiese interomskakeling te ontbloot, het die navorsers getoon dat die voorkeure van die hok na nabygeleë metaalsentrums oorgedra kan word, wat die moontlikheid oopmaak dat hierdie tipe responsiewe chiraliteit gebruik kan vind in katalise, en die sintese van chirale molekules vir biomediese toepassings.
Dr. Paul McGonigal van die Universiteit van York het besin oor die manier waarop hierdie resultate gevestigde idees omverwerp, en gesê: “Die manier waarop ons dinamiese koolstofhok met ander molekules en ione in wisselwerking is, is fassinerend. Die hok pas aan en gee die spieëlbeeldstruktuur met die 'beste pas'.
"Ons hoop mettertyd dat hierdie intrigerende bindingskonsep gevind sal word om in ander kontekste van toepassing te wees, en moontlik gebruik sal word om nuwe toepassings vir meer dinamiese molekulêre materiale te ondersteun."
Verwysing: “Beheer van dinamiese sp3-C stereochemistry” deur Aisha N. Bismillah, Toby G. Johnson, Burhan A. Hussein, Andrew T. Turley, Promeet K. Saha, Ho Chi Wong, Juan A. Anguilar, Dmitry S. Yufit en Paul R. McGonigal, 13 Maart 2023, Natuurchemie.
DOI: 10.1038/s41557-023-01156-7
Die navorsing is befonds deur die Ingenieurs- en Fisiese Wetenskappe Navorsingsraad (EPSRC) en Leverhulme Trust.