Kemikere er i stand til at fremkalde ensartet kiralitet

Chiralitet er en grundlæggende egenskab for mange organiske molekyler og betyder, at kemiske forbindelser ikke kun kan forekomme i én form, men også i to spejlbilledformer. Kemikere ved Martin Luther University Halle-Wittenberg har nu fundet en måde at spontant fremkalde kiralitet i krystallinsk, flydende krystallinske og flydende stoffer, uden at kræve ekstern indflydelse. Resultaterne kan have betydning for udviklingen af ​​nye aktive stoffer og for materialevidenskab. Undersøgelsen blev for nylig offentliggjort i Kemisk videnskab et internationalt tidsskrift udgivet af Royal Society of Chemistry.

Chiralitet findes i næsten alle molekyler, der forekommer i naturen. "Molekyler er rumlige arrangementer af indbyrdes forbundne atomer. Mange molekyler, imidlertid, har ikke kun én form, men mindst to, "forklarer professor Carsten Tschierske, en kemiker på MLU. Når disse former er spejlbilleder af hinanden, kaldes det kiralitet.

Begge spejlbillede former produceres i lige store mængder under normale kemiske reaktioner i laboratoriet. "Imidlertid, ting forekommer anderledes i naturen:kulhydrater, aminosyrer og nukleinsyrer har kun en dominerende form, "forklarer Tschierske. Og med god grund:f.eks. nukleinsyrer bærer information om vores DNA. Selv de mindste ændringer i vores arvemateriale kan føre til alvorlige sygdomme. "Hvis hver nukleinsyre havde to former, strukturen af ​​vores DNA ville være kaotisk, fordi der ville være for mange mulige variationer. Livet som vi kender det ville være umuligt, "fastslår Tschierske.

Den nøjagtige proces, der engang skabte den ensartede chiralitet i disse molekyler, er stadig ukendt. Desuden, det blev længe antaget, at blandinger af spejlbilledmolekyler kun kan separere spontant i krystallinske materialer. Imidlertid, i en undersøgelse offentliggjort i Naturkemi i 2014, Tschierskes team kunne vise, at dette fænomen chiral spaltning også kan observeres i væsker. "Dette er vigtigt, fordi livets oprindelse findes i flydende vandige systemer, "forklarer kemikeren.

I denne nye undersøgelse, hans team gik et skridt videre. Forskerne fandt en måde at ikke kun generere chiralitet i væsker, men også for specifikt at overføre det til væskekrystallinske og krystallinske materialer uden at medføre tab. At gøre dette, forskerne brugte benzil, et molekyle, der normalt er achiralt, med andre ord, har intet spejlbillede, men kan vrides på en sådan måde, at det bliver chiralt. "Vi vidste allerede, at benzil kunne krystallisere i en ensartet kiral form, "siger Tschierske. Ved at ændre dette molekyle, forskerne var i stand til spontant at generere molekyler med ensartet kiralitet selv i flydende tilstand - og opretholde denne tilstand under konverteringer. "Disse fund bidrager til vores forståelse af dannelsen af ​​ensartet biokiralitet. Samtidig har vores tilgang kan også bruges til at syntetisere chirale molekyler og materialer - uden at det kræver dyre chirale forstadier, "forklarer Tschierske.

Undersøgelsen i Halle bidrager til vores forståelse af, hvordan ensartet biokiralitet kunne have udviklet sig for millioner af år siden. På samme tid, det giver ny indsigt i, hvordan chiralitet spontant kan genereres. Der er en bred vifte af applikationer:f.eks. kirale stoffer kan bruges som aktive ingredienser i medicin. Forskningsresultaterne kan også bruges i en lang række materialer, for eksempel i optisk informationsbehandling.