Por la UNIVERSIDAD DE DURHAM
Los científicos han demostrado en un nuevo estudio que las moléculas basadas en carbono pueden ser mucho más dinámicas de lo que se pensaba anteriormente.
Cuando un átomo de carbono forma cuatro enlaces con diferentes grupos, la molécula puede existir en dos formas de imagen especular. Estas formas de imagen especular son vitales en medicina porque tienen diferentes actividades biológicas.
Por lo general, es imposible interconvertir entre estos 'enantiómeros' porque para hacerlo sería necesario romper un enlace, un proceso que requiere demasiada energía.
Los investigadores de la Universidad de Durham y la Universidad de York demostraron que si el centro quiral era parte de una estructura de jaula molecular dinámica, entonces una simple reorganización de la jaula podría conducir a la inversión de la forma de imagen especular de la molécula.
De esta manera, la estereoquímica basada en el carbono, que normalmente se considera fija y rígida, se volvió dinámica, fluxional y receptiva, un nuevo paradigma en la quiralidad centrada en el carbono.
Los hallazgos se publicarán hoy (13 de marzo de 2023) en la revista Naturaleza Química.
La jaula molecular tiene nueve átomos de carbono en su estructura, que se mantienen unidos por un par de dobles enlaces carbono-carbono y un anillo de ciclopropano de tres miembros. Esta combinación de enlaces permite que algunos de los enlaces en la estructura intercambien lugares entre sí de forma espontánea.
La investigadora principal del proyecto, la Dra. Aisha Bismillah de la Universidad de Durham, dijo: “Nuestras jaulas dinámicas de carbono cambian su forma extremadamente rápido. Saltan de un lado a otro entre sus estructuras de imagen especular millones de veces por segundo. Verlos adaptarse para adaptarse a los cambios en su entorno es realmente extraordinario”.
Además de descubrir esta forma dinámica única de interconversión estereoquímica, los investigadores demostraron que las preferencias de la jaula podrían transmitirse a los centros metálicos cercanos, abriendo la posibilidad de que este tipo de quiralidad sensible pueda encontrar usos en la catálisis y la síntesis de moléculas quirales para aplicaciones biomédicas.
Reflexionando sobre la forma en que estos resultados anulan las ideas establecidas, el Dr. Paul McGonigal de la Universidad de York, dijo: “La forma en que nuestra jaula dinámica de carbono interactúa con otras moléculas e iones es fascinante. La jaula se adapta, dando la estructura de imagen especular con el 'mejor ajuste'.
"Esperamos, a su debido tiempo, que se encuentre que este intrigante concepto de unión se aplique en otros contextos y se utilice potencialmente para respaldar nuevas aplicaciones para materiales moleculares más dinámicos".
Referencia: “Control de sp dinámico3-C estereoquímica” por Aisha N. Bismillah, Toby G. Johnson, Burhan A. Hussein, Andrew T. Turley, Promeet K. Saha, Ho Chi Wong, Juan A. Anguilar, Dmitry S. Yufit y Paul R. McGonigal, 13 marzo de 2023, Naturaleza Química.
DOI: 10.1038/s41557-023-01156-7
La investigación ha sido financiada por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC) y Leverhulme Trust.
