Experimenten in het Australische Centrum voor Neutronenverstrooiing van ANSTO en het Australische Synchrotron hebben het groeimechanisme onthuld achter een ongebruikelijk tweelingkristal dat samengevoegde "vleugels" vormt in het meest voorgeschreven antihypertensivum en diureticum, hydrochloorthiazide (HCT).

Dr. Alison Edwards, een co-auteur van het artikel gepubliceerd in Angewandte Chemie de "vlinder"-kristallen hadden duidelijke linker- en rechtshandige domeinen die een gemeenschappelijk vlak deelden.

Hoewel moleculaire chiraliteit (wanneer een molecuul een spiegelbeeld heeft dat niet op elkaar kan worden gelegd) in farmaceutische verbindingen algemeen bekend was, de kenmerkende structuur van symmetrische Siamese kristallen was ongebruikelijk.

"Dit onderzoek, die werd geleid door Prof Mark Spackman van de University of Western Australia en zijn postdoc Dr. Sajesh Thomas (nu een Marie Curie Fellow aan de Universiteit van Aarhus in Denemarken), is waardevol vanwege wat het ons leert over kristallisatieprocessen en spontane resolutie die kunnen optreden of worden aangemoedigd", aldus Edwards.

Controle van kristallisatieprocessen in een industriële omgeving is belangrijk, zoals bij de vervaardiging van medicijnen.

"We weten dat er enkele moleculen in medicijnen worden gebruikt, waarbij de ene hand van het molecuul therapeutisch is en de andere niet of zelfs schadelijk kan zijn.

"Er zijn voorbeelden met medicijnen tegen epilepsie, waarbij de ene hand stuiptrekkingen voorkomt en de andere hand ze veroorzaakt.

"Controle van de groei van de gewenste vorm van een medicijn is van cruciaal belang.

"Er zijn tragische gevallen geweest waarin geneesmiddelen in een goedgekeurde vorm op de markt werden gebracht als een mengsel van de rechter- en linkervorm - de bekendste is Thalidomide zoals beschreven in Wetenschappelijke rapporten in 2018. Het gebied blijft van aanzienlijk blijvend belang in de farmacie. De problemen die het werkingsmechanisme van deze en andere medicijnen beheersen, blijven ook een belangrijk onderzoeksgebied - controle van chiraliteit is in dit opzicht van fundamenteel belang en ons artikel geeft hier inzicht in.

"Een ander klassiek voorbeeld is limoneen, die een kant heeft die naar citroenen smaakt, terwijl de andere naar sinaasappels smaakt. Het verschil in smaak komt van de chiraliteit van het molecuul.

"Begrijpen hoe kristallen beginnen, of kiemen, en groeien is uiterst nuttige informatie.

"Bij HCT, de structuur begint met een gemeenschappelijk gezicht met links- en rechtshandige domeinen in een specifieke oriëntatie.

"We weten al heel lang dat het molecuul dit deed zonder het mechanisme dat aan het werk is te begrijpen, ' zei Eduard.

Er is slechts één ander eerder bekend geval van een molecuul met een mengsel van domeinen, bekend als enantiomeren, vertonen een grens tussen twee fysiek scheidbare domeinen.

"Onze neutronendiffractiestudie op het Koala-instrument werd uitgevoerd om de positie van waterstofatomen in het molecuul te bepalen en hoe ze met elkaar omgaan."

"Omdat neutronen interageren met de kern van waterstofatomen, we krijgen echte intermoleculaire afstanden."

Dr. Ross Piltz, ook een co-auteur, geholpen met gegevensverfijningen.

De onderzoekers gebruikten ook micro-röntgendiffractiegegevens bij de Australische Synchrotron HCT om de kristalstructuur van de intacte tweelingvleugels en de gescheiden vleugels van het tweelingkristal te bevestigen.

Circulair dichroïsme spectroscopie hielp ook om de enantiomorfe tweelingkristallen te onderscheiden van andere soorten tweelingkristallen.

De auteurs merkten op dat ondanks het algemene gebruik, de subtiele conformationele chiraliteit en aanhoudende verschijning van symmetrische co-joined tweelingkristallen van HCT (vorm 1) waren niet bekend.