Kiralitetsinversion i et spiralformet molekyle ved kontrollerede hastigheder

En strategi til at invertere chiraliteten af ​​et metalholdigt spiralformet molekyle, der kontrollerer hastigheden af ​​responsen, er rapporteret i Chemistry, Et europæisk tidsskrift af forskere ved Kanazawa University.

Chirale molekyler kan ikke overlejres på deres spejlbilleder - ligesom hænder. De to spejlbilleder af et molekyle, en højrehåndet, den anden venstrehåndet, kaldes enantiomerer. De fleste molekyler, der bruges i lægemidler, er chirale, og kun én enantiomer er effektiv (den anden kan endda være giftig), således at være i stand til at kontrollere og manipulere chiraliteten af ​​molekyler er af største betydning for en bred vifte af applikationer.

Nogle molekyler kan gennemgå en chiralitetsændring som reaktion på eksterne stimuli. I særdeleshed, dynamiske spiralformede molekyler, som er i en dynamisk ligevægt mellem højre- og venstrehåndede former, har vist sig at skifte chiralitet ved eksponering for lys, varme, redoxreaktioner, ændringer i pH eller binding til andre molekyler, for eksempel ved at indsætte organiske molekyler i metalcentret af det spiralformede kompleks. Imidlertid, denne sidste mulighed er svær at implementere, og meget få vellykkede tilfælde er blevet rapporteret indtil videre.

Shigehisa Akine fra Kanazawa University, i Japan, og kolleger præsenterer nu et spiralformet kompleks (en spiralformet kobolt(III) metallocryptand), hvori helicitetsændringer kan udløses ved at indføre en række organiske molekyler i den spiralformede struktur. Ved at erstatte en ligand med en passende anden ligand, heliciteten kan vendes, og hastigheden af ​​ændringen kan styres gennem reaktiviteten af ​​liganderne, hvilket er meget enklere at gøre i praksis end det, der foreslås i andre protokoller.

Molekylet præsenteret af forfatterne har en veldefineret tredobbelt spiralstruktur, og seks aminligander, der er koordineret til tre oktaedriske cobalt(III)-centre. Cobalt(III)-ioner danner normalt inerte komplekser og undergår ikke ligandudvekslinger, men kobolt(III)-ionerne i denne spiralformede struktur viste sig at undergå ligandudveksling blandt aminer. Forfatterne demonstrerede afhængigheden af ​​responshastigheden af ​​kombinationen af ​​chirale og achirale aminer som start- og indgangsligander, henholdsvis, som en konsekvens af forskellen i reaktiviteten af ​​de Co-holdige dele. Flere kombinationer af aminer blev testet, og forskellige chirale aminer blev vist at stabilisere modsatte heliciteter.

"Vi tror på, at disse resultater vil åbne vejen for udvikling af nye funktionelle materialer, hvor responshastighederne kan kontrolleres, og den ønskede funktion er tidsprogrammerbar ved hjælp af en passende kemisk stimulus, " siger forfatterne.

Chirale molekyler

Mange biologiske molekyler er chirale:eksempler omfatter DNA og sukkerarter. To molekyler med modsat chiralitet, to enantiomerer, har nøjagtig samme sammensætning og funktionelle struktur, men former, der er spejlbilleder af hinanden. De har de samme fysiske og kemiske egenskaber isoleret set, men ikke når de interagerer med andre chirale molekyler. Af årsager, der endnu ikke er forstået, alle naturligt forekommende aminosyrer har forladt chiralitet, således er menneskelig biokemi chiralitetsspecifik, så vi reagerer forskelligt, for eksempel, til de to enantiomerer af et lægemiddel. Nogle chirale molekyler opfattes endda som havende meget forskellige lugte.

Aminer

Aminer er forbindelser, der indeholder et nitrogenatom og et ensomt elektronpar. Aminosyrer er et fremtrædende eksempel på molekyler, der indeholder aminer. Aminer finder applikationer i mange forskellige indstillinger, herunder fremstilling af gummier, farvestoffer og stoffer. Nogle aminer er kendt som gode ligander til overgangsmetaller for at give koordinationsforbindelser.