De către UNIVERSITATEA DURHAM
Oamenii de știință au demonstrat într-un nou studiu că moleculele pe bază de carbon pot fi mult mai dinamice decât se credea anterior.
Când un atom de carbon formează patru legături cu grupuri diferite, molecula poate exista în două forme de imagine în oglindă. Aceste forme de imagine în oglindă sunt vitale în medicină, deoarece au activități biologice diferite.
De obicei, este imposibil să se facă interconversii între acești „enantiomeri”, deoarece pentru a face acest lucru ar fi nevoie de ruperea unei legături, un proces care necesită prea multă energie.
Cercetătorii de la Universitatea Durham și de la Universitatea din York au demonstrat că, dacă centrul chiral face parte dintr-o structură dinamică a cuștii moleculare, atunci o simplă rearanjare a cuștii ar putea duce la inversarea formei imaginii în oglindă a moleculei.
În acest fel, stereochimia pe bază de carbon, care este în mod normal considerată a fi fixă și rigidă, a devenit dinamică, fluxională și receptivă - o nouă paradigmă în chiralitate centrată pe carbon.
Concluziile vor fi publicate astăzi (13 martie 2023) în jurnal Chimia naturii.
Cușca moleculară are nouă atomi de carbon în structura sa, care sunt ținuți împreună printr-o pereche de duble legături carbon-carbon și un inel ciclopropan cu trei membri. Această combinație de obligațiuni permite unora dintre obligațiunile din structură să tranzacționeze spontan unele cu altele.
Investigatorul principal al proiectului, dr. Aisha Bismillah de la Universitatea Durham, a declarat: „Cuștile noastre dinamice de carbon își schimbă forma extrem de rapid. Ei sări înainte și înapoi între structurile lor de imagini în oglindă de milioane de ori pe secundă. Să-i vezi adaptându-se pentru a se potrivi cu schimbările din mediul lor este cu adevărat remarcabil.”
Pe lângă descoperirea acestei forme dinamice unice de interconversie stereochimică, cercetătorii au demonstrat că preferințele cuștii ar putea fi transmise la centrele metalice din apropiere, deschizând posibilitatea ca acest tip de chiralitate receptivă să găsească utilizări în cataliză și sinteza de molecule chirale pentru aplicatii biomedicale.
Reflectând asupra modului în care aceste rezultate răstoarnă ideile consacrate, dr. Paul McGonigal de la Universitatea din York, a spus: „Modul în care cușca noastră dinamică de carbon interacționează cu alte molecule și ioni este fascinant. Cușca se adaptează, oferind structura imaginii în oglindă cu „cea mai bună potrivire”.
„Sperăm, în timp util, că acest concept intrigant de legare se va găsi că se va aplica în alte contexte și poate fi folosit pentru a susține noi aplicații pentru materiale moleculare mai dinamice.”
Referință: „Controlul sp. dinamice3-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 și Paul R. McGonigal, 13 martie 2023, Chimia naturii.
DOI: 10.1038/s41557-023-01156-7
Cercetarea a fost finanțată de Consiliul de Cercetare în Inginerie și Științe Fizice (EPSRC) și Leverhulme Trust.
