Een strategie om de chiraliteit van een metaalbevattend spiraalvormig molecuul om te keren dat de snelheid van de respons regelt, wordt gerapporteerd in Chemistry, Een European Journal door onderzoekers van Kanazawa University.

Chirale moleculen kunnen niet worden gesuperponeerd op hun spiegelbeelden - zoals handen. De twee spiegelbeelden van een molecuul, een rechtshandige, de andere linkshandig, worden enantiomeren genoemd. De meeste moleculen die in medicijnen worden gebruikt, zijn chiraal, en slechts één enantiomeer is effectief (de andere kan zelfs giftig zijn), dus het kunnen controleren en manipuleren van de chiraliteit van moleculen is van het grootste belang voor een breed scala aan toepassingen.

Sommige moleculen kunnen een chiraliteitsverandering ondergaan als reactie op externe stimuli. Vooral, dynamische spiraalvormige moleculen, die in een dynamisch evenwicht zijn tussen de rechts- en linkshandige vormen, is aangetoond dat chiraliteit verandert bij blootstelling aan licht, warmte, redoxreacties, veranderingen in pH of binding met andere moleculen, bijvoorbeeld door organische moleculen in te voegen in het metaalcentrum van het spiraalvormige complex. Echter, deze laatste optie is moeilijk te implementeren en er zijn tot nu toe zeer weinig succesvolle gevallen gemeld.

Shigehisa Akine van de Universiteit van Kanazawa, in Japan, en collega's presenteren nu een spiraalvormig complex (een spiraalvormig kobalt (III) metallocryptand) waarin helixveranderingen kunnen worden geactiveerd door een verscheidenheid aan organische moleculen in de spiraalvormige structuur te introduceren. Door het ene ligand te vervangen door een geschikt ander ligand, de helix kan worden omgekeerd, en de snelheid van de verandering kan worden gecontroleerd door de reactiviteit van de liganden, wat in de praktijk veel eenvoudiger is dan wat in andere protocollen wordt voorgesteld.

Het door de auteurs gepresenteerde molecuul heeft een goed gedefinieerde drievoudige spiraalvormige structuur, en zes amineliganden die zijn gecoördineerd met drie octaëdrische kobalt(III)-centra. Kobalt(III)-ionen vormen normaal gesproken inerte complexen en ondergaan geen liganduitwisseling, maar de kobalt(III)-ionen in deze helixstructuur bleken liganduitwisseling tussen aminen te ondergaan. De auteurs toonden de afhankelijkheid van de responssnelheid aan van de combinatie van chirale en achirale amines als start- en binnenkomende liganden, respectievelijk, als gevolg van het verschil in de reactiviteit van de Co-bevattende groepen. Verschillende combinaties van amines werden getest, en verschillende chirale aminen bleken tegengestelde helicities te stabiliseren.

"Wij geloven dat deze resultaten de weg zullen openen voor de ontwikkeling van nieuwe functionele materialen waarin de reactiesnelheden kunnen worden gecontroleerd en de gewenste functie in de tijd programmeerbaar is met behulp van een geschikte chemische stimulus, ", zeggen de auteurs.

chirale moleculen

Veel biologische moleculen zijn chiraal:voorbeelden zijn DNA en suikers. Twee moleculen met tegengestelde chiraliteit, twee enantiomeren, exact dezelfde samenstelling en functionele structuur hebben, maar vormen die spiegelbeelden van elkaar zijn. Ze hebben afzonderlijk dezelfde fysische en chemische eigenschappen, maar niet wanneer ze interageren met andere chirale moleculen. Om nog niet begrepen redenen, alle natuurlijk voorkomende aminozuren hebben chiraliteit verlaten, dus de menselijke biochemie is chiraliteitsspecifiek, dus we reageren anders, bijvoorbeeld, aan de twee enantiomeren van een geneesmiddel. Van sommige chirale moleculen wordt zelfs waargenomen dat ze heel verschillende geuren hebben.

Aminen

Aminen zijn verbindingen die een stikstofatoom en een eenzaam elektronenpaar bevatten. Aminozuren zijn een prominent voorbeeld van moleculen die amines bevatten. Amines vinden toepassingen in veel verschillende instellingen, inclusief het maken van rubbers, kleurstoffen en medicijnen. Sommige aminen staan ​​bekend als goede liganden voor overgangsmetalen om coördinatieverbindingen te geven.