En måde at bestemme den absolutte stereokemi af små, organiske molekyler

Diffraktionsdataindsamling og avanceret diffraktionsintensitetsekstraktion. (A) Scanning af krystal under dataindsamling. Stråle- og krystalforskydninger er angivet med hvide pile. (B) Plot af vippekurveprofilerne for de eksperimentelle præcessionselektrondiffraktionsdata indsamlet på en af de fire krystaller, der bruges til bestemmelse af vippekurveprofilparametre. Den laveste blå kurve er den gennemsnitlige gyngende kurve i intervallet 0,2 til 0,3 Å ⁻¹ og den højeste blå kurve er den gennemsnitlige gyngekurve i intervallet 0,9 til 1,0 Å ⁻¹ . Præcessionsvinklen er 0,65°. De røde kurver svarer til de tilpassede vippekurveprofiler med interferensfunktionens FWHM lig med 0,0005 Å ⁻¹ og en tilsyneladende mosaicitet på 0,08°. (C) Sammenligning af intensitetsintegration i tilfælde af sparsom prøveudtagning af gensidigt rum. Eksperimentelle punkter (blå) er forsynet med vippekurveprofil (rød linje), og den resulterende intensitet svarer til det røde område. Blåt område svarer til området under forsøgspunkter. Kredit: Videnskab (2019). DOI:10.1126/science.aaw2560

Et team af forskere fra flere institutioner i Tjekkiet har udviklet en måde at bestemme den absolutte stereokemi (3-D rumlig konfiguration) af små, organiske molekyler. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab , gruppen beskriver deres nye teknik, og hvor godt den virkede. Hongyi Xu og Xiaodong Zou med Stockholm Universitet, har udgivet et Perspektiv-stykke om arbejdet udført af teamet i samme tidsskriftsudgave.

Som forskerne bemærker, den nuværende metode til at bestemme den absolutte konfiguration af molekyler, der har chirale centre, udføres via røntgenkrystallografi. Målingen er baseret på at observere, hvordan røntgenstråler affyret mod molekyler hopper rundt. Desværre, denne metode virker kun på relativt store krystalstrukturer. Bestræbelser på at bruge en lignende teknik på mindre krystaller baseret på elektrondiffraktion har ikke levet op til forventningerne på grund af målets skrøbelige natur - nanokrystaller ødelægges af energien i elektronstrålerne. I denne nye indsats, forskerne har fundet en måde at overvinde dette problem på, hvilket gjorde det muligt for dem at bestemme stereokemien af meget små krystaller for første gang. Det er en ret stor sag, Xu og Zou bemærker, fordi det amerikanske FDA og det europæiske lægemiddelagentur kræver absolutte konfigurationsoplysninger for et potentielt nyt lægemiddel, før det kan godkendes. Dette krav har tilbageholdt skabelsen og salget af lægemidler baseret på nanokrystaller, da medicinalvirksomheder ikke havde mulighed for at opfylde kravet.

For at overvinde problemet med elektronstråler, der ødelægger nanokrystaller, før deres stereokemi kunne optages, forskerne brugte simpelthen flere bjælker - fire af dem. De affyrede dem alle på én gang mod forskellige dele af nanokrystallen og registrerede information om den diffraktion, der skete, før nanokrystallen blev ødelagt.

Xu og Zou bemærker, at røntgenstråler kun spredes én gang, når de bruges til at bestemme konfigurationen af et molekyle - med elektrondiffraktion, elektroner spredes flere gange, og som de gør det, intensiteten af deres diffraktioner ændrer sig - sensorer, der læser sådanne ændringer, er i stand til at måle sådanne dynamiske diffraktionseffekter. Resultatet var en beskrivelse af den absolutte stereokemi af et givet molekyle. Xu og Zou foreslår, at den nye teknik sandsynligvis vil åbne døren til udvikling af nye materialer, der bruges i lægemiddeldesign.

Sidste artikelForskere opdager ny transportrute for flygtige planteforbindelser

Næste artikelSyntetiske biologer hacker bakteriesensorer