Por DURHAM UNIVERSITY
Os cientistas demonstraram em um novo estudo que as moléculas à base de carbono podem ser muito mais dinâmicas do que se pensava anteriormente.
Quando um átomo de carbono forma quatro ligações com grupos diferentes, a molécula pode existir em duas formas de imagem espelhada. Essas formas espelhadas são vitais na medicina porque têm diferentes atividades biológicas.
Normalmente, é impossível interconverter entre esses 'enantiômeros' porque isso exigiria a quebra de uma ligação, um processo que requer muita energia.
Os pesquisadores da Universidade de Durham e da Universidade de York demonstraram que, se o centro quiral fizesse parte de uma estrutura dinâmica de gaiola molecular, um simples rearranjo da gaiola poderia levar à inversão da forma de imagem espelhada da molécula.
Desta forma, a estereoquímica baseada em carbono, que normalmente é considerada fixa e rígida, tornou-se dinâmica, fluxional e responsiva – um novo paradigma na quiralidade centrada no carbono.
Os resultados serão publicados hoje (13 de março de 2023) na revista Nature Chemistry.
A gaiola molecular tem nove átomos de carbono em sua estrutura, que são mantidos juntos por um par de ligações duplas carbono-carbono e um anel ciclopropano de três membros. Essa combinação de ligações permite que algumas das ligações na estrutura troquem de lugar umas com as outras espontaneamente.
A investigadora principal do projeto, Dra. Aisha Bismillah, da Universidade de Durham, disse: “Nossas gaiolas dinâmicas de carbono mudam de forma extremamente rápida. Eles pulam para frente e para trás entre suas estruturas espelhadas milhões de vezes por segundo. Vê-los se adaptar às mudanças em seu ambiente é realmente notável.”
Além de descobrir essa forma dinâmica única de interconversão estereoquímica, os pesquisadores demonstraram que as preferências da gaiola podem ser transmitidas para centros metálicos próximos, abrindo a possibilidade de que esse tipo de quiralidade responsiva possa encontrar usos na catálise e na síntese de moléculas quirais para aplicações biomédicas.
Refletindo sobre a maneira como esses resultados derrubam ideias estabelecidas, o Dr. Paul McGonigal, da Universidade de York, disse: “A maneira como nossa dinâmica gaiola de carbono interage com outras moléculas e íons é fascinante. A gaiola se adapta, dando a estrutura de imagem espelhada com o 'melhor ajuste'.
“Esperamos, no devido tempo, que esse intrigante conceito de ligação seja aplicado em outros contextos e potencialmente usado para sustentar novas aplicações para materiais moleculares mais dinâmicos”.
Referência: “Controle de sp dinâmico3-C stereochemistry” de 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 março de 2023, Nature Chemistry.
DOI: 10.1038/s41557-023-01156-7
A pesquisa foi financiada pelo Conselho de Pesquisa em Engenharia e Ciências Físicas (EPSRC) e Leverhulme Trust.
