ДАРЕМСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Ученые продемонстрировали в новом исследовании, что молекулы на основе углерода могут быть гораздо более динамичными, чем считалось ранее.
Когда атом углерода образует четыре связи с разными группами, молекула может существовать в двух формах зеркального отражения. Эти зеркальные формы жизненно важны в медицине, потому что они обладают различной биологической активностью.
Обычно между этими «энантиомерами» невозможно осуществить взаимное превращение, потому что для этого потребуется разорвать связь, а для этого процесса требуется слишком много энергии.
Исследователи из Даремского и Йоркского университетов продемонстрировали, что если хиральный центр является частью динамической структуры молекулярной клетки, то простая перестановка клетки может привести к инверсии формы зеркального отображения молекулы.
Таким образом, стереохимия на основе углерода, которая обычно считается фиксированной и жесткой, стала динамичной, текучей и отзывчивой — новая парадигма хиральности, в центре которой находится углерод.
Результаты будут опубликованы сегодня (13 марта 2023 г.) в журнале Химия природы.
Молекулярная клетка имеет в своей структуре девять атомов углерода, которые удерживаются вместе парой углерод-углеродных двойных связей и трехчленным циклопропановым кольцом. Эта комбинация связей позволяет некоторым связям в структуре спонтанно меняться местами друг с другом.
Ведущий исследователь проекта, доктор Аиша Бисмиллах из Университета Дарема, сказала: «Наши динамические углеродные клетки очень быстро меняют свою форму. Они прыгают туда-сюда между своими зеркальными структурами миллионы раз в секунду. Видеть, как они адаптируются к изменениям в окружающей среде, поистине замечательно».
В дополнение к раскрытию этой уникальной динамической формы стереохимического взаимопревращения исследователи продемонстрировали, что предпочтения клетки могут передаваться на близлежащие металлические центры, открывая возможность того, что этот тип отзывчивой хиральности может найти применение в катализе и синтезе хиральных молекул для биомедицинские приложения.
Размышляя о том, как эти результаты опровергают устоявшиеся представления, доктор Пол МакГонигал из Йоркского университета сказал: «То, как наша динамическая углеродная клетка взаимодействует с другими молекулами и ионами, просто завораживает. Клетка адаптируется, создавая структуру зеркального отображения с «наилучшей подгонкой».
«Мы надеемся, что со временем эта интригующая концепция соединения будет применима в других контекстах и потенциально будет использоваться для поддержки новых приложений для более динамичных молекулярных материалов».
Ссылка: «Контроль динамической3-C стереохимия» Аиши Н. Бисмилла, Тоби Г. Джонсона, Бурхана А. Хусейна, Эндрю Т. Терли, Промита К. Саха, Хо Чи Вонга, Хуана А. Ангилара, Дмитрия С. Юфита и Пола Р. МакГонигала, 13 март 2023 г., Химия природы.
DOI: 10.1038/s41557-023-01156-7
Исследование финансировалось Исследовательским советом по инженерным и физическим наукам (EPSRC) и Leverhulme Trust.
