Dall'UNIVERSITÀ DI DURHAM
Gli scienziati hanno dimostrato in un nuovo studio che le molecole a base di carbonio possono essere molto più dinamiche di quanto si pensasse in precedenza.
Quando un atomo di carbonio forma quattro legami con gruppi diversi, la molecola può esistere in due forme speculari. Queste forme speculari sono vitali in medicina perché hanno diverse attività biologiche.
Di solito è impossibile interconvertire tra questi "enantiomeri" perché per farlo sarebbe necessario spezzare un legame, un processo che richiede troppa energia.
I ricercatori della Durham University e dell'Università di York hanno dimostrato che se il centro chirale faceva parte di una struttura a gabbia molecolare dinamica, allora un semplice riarrangiamento della gabbia potrebbe portare all'inversione della forma dell'immagine speculare della molecola.
In questo modo, la stereochimica basata sul carbonio, che normalmente è considerata fissa e rigida, è diventata dinamica, fluttuante e reattiva: un nuovo paradigma nella chiralità centrata sul carbonio.
I risultati saranno pubblicati oggi (13 marzo 2023) sulla rivista Chimica della natura.
La gabbia molecolare ha nove atomi di carbonio nella sua struttura, che sono tenuti insieme da una coppia di doppi legami carbonio-carbonio e da un anello ciclopropanico a tre membri. Questa combinazione di legami consente ad alcuni dei legami nella struttura di scambiarsi di posto l'uno con l'altro spontaneamente.
La ricercatrice a capo del progetto, la dott.ssa Aisha Bismillah della Durham University, ha dichiarato: “Le nostre gabbie dinamiche in carbonio cambiano forma molto rapidamente. Saltano avanti e indietro tra le loro strutture speculari milioni di volte al secondo. Vederli adattarsi per adattarsi ai cambiamenti nel loro ambiente è davvero straordinario”.
Oltre a scoprire questa forma dinamica unica di interconversione stereochimica, i ricercatori hanno dimostrato che le preferenze della gabbia potrebbero essere trasmesse ai centri metallici vicini, aprendo la possibilità che questo tipo di chiralità reattiva possa trovare impiego nella catalisi e nella sintesi di molecole chirali per applicazioni biomediche.
Riflettendo sul modo in cui questi risultati ribaltano idee consolidate, il dott. Paul McGonigal dell'Università di York, ha affermato: “Il modo in cui la nostra gabbia di carbonio dinamica interagisce con altre molecole e ioni è affascinante. La gabbia si adatta, dando alla struttura dell'immagine speculare il "miglior adattamento".
“Speriamo, a tempo debito, che questo intrigante concetto di legame venga applicato in altri contesti e potenzialmente utilizzato per sostenere nuove applicazioni per materiali molecolari più dinamici”.
Riferimento: “Controllo della dinamica sp3-C stereochimica” di Aisha N. Bismillah, Toby G. Johnson, Burhan A. Hussein, Andrew T. Turley, Promeet K. Saha, Ho Chi Wong, Juan A. Anguilar, Dmitry S. Yufit e Paul R. McGonigal, 13 marzo 2023, Chimica della natura.
DOI: 10.1038/s41557-023-01156-7
La ricerca è stata finanziata dall'Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) e dal Leverhulme Trust.
