Від DURHEM UNIVERSITY
У новому дослідженні вчені продемонстрували, що вуглецеві молекули можуть бути набагато динамічнішими, ніж вважалося раніше.
Коли атом вуглецю утворює чотири зв’язки з різними групами, молекула може існувати у двох дзеркальних формах. Ці дзеркальні форми життєво важливі в медицині, оскільки вони мають різну біологічну активність.
Зазвичай неможливо здійснити взаємоперетворення між цими «енантіомерами», оскільки для цього потрібно було б розірвати зв’язок, процес, який вимагає занадто багато енергії.
Дослідники з Університету Дарема та Університету Йорка продемонстрували, що якщо хіральний центр є частиною динамічної молекулярної клітинної структури, то проста перебудова клітини може призвести до інверсії форми дзеркального відображення молекули.
Таким чином стереохімія на основі вуглецю, яка зазвичай вважається фіксованою та жорсткою, стала динамічною, флюксийною та чуйною – новою парадигмою вуглецецентричної хіральності.
Висновки будуть опубліковані сьогодні (13 березня 2023 р.) у журналі Хімія природи.
Молекулярна клітка містить у своїй структурі дев’ять атомів вуглецю, які утримуються разом парою подвійних зв’язків вуглець–вуглець і тричленним циклопропановим кільцем. Така комбінація зв’язків дозволяє деяким зв’язкам у структурі спонтанно обмінюватися місцями.
Провідний дослідник проекту, доктор Айша Бісмілла з Даремського університету, сказала: «Наші динамічні вуглецеві клітини надзвичайно швидко змінюють свою форму. Вони стрибають туди-сюди між своїми дзеркальними структурами мільйони разів на секунду. Бачити, як вони адаптуються до змін у своєму середовищі, справді чудово».
На додаток до розкриття цієї унікальної динамічної форми стереохімічного взаємоперетворення дослідники продемонстрували, що переваги клітини можуть передаватися сусіднім металевим центрам, відкриваючи можливість того, що цей тип чуйної хіральності може знайти застосування в каталізі та синтезі хіральних молекул для біомедичні застосування.
Розмірковуючи про те, як ці результати перевертають усталені ідеї, доктор Пол Макгонігал з Йоркського університету сказав: «Те, як наша динамічна вуглецева клітка взаємодіє з іншими молекулами та іонами, вражає. Клітка адаптується, створюючи структуру дзеркального відображення з «найкращим приляганням».
«Ми сподіваємося, що згодом ця інтригуюча концепція зв’язку буде застосована в інших контекстах і потенційно використана для нових застосувань для більш динамічних молекулярних матеріалів».
Довідка: «Керування динамічними зр3-C стереохімія» Айша Н. Бісмілла, Тобі Г. Джонсон, Бурхан А. Хусейн, Ендрю Т. Терлі, Проміт К. Саха, Хо Чі Вонг, Хуан А. Ангілар, Дмитро С. Юфіт і Пол Р. Макгонігал, 13 Березень 2023, Хімія природи.
DOI: 10.1038/s41557-023-01156-7
Дослідження фінансується Дослідницькою радою з інженерних і фізичних наук (EPSRC) і Leverhulme Trust.
