Wetenschappers van de Universiteit van Southampton hebben een nieuwe manier ontdekt om één hand van een chiraal molecuul te maken door een mechanische binding als katalysator te gebruiken.

Chirale moleculen zijn twee moleculen die spiegelbeelden van elkaar zijn, maar niet identiek, net zoals de linker- en rechterhand. Wanneer dergelijke moleculen worden gebruikt in farmaceutische geneesmiddelen, elke "hand" reageert anders in het menselijk lichaam. In sommige gevallen, terwijl één hand de ziekte behandelt, de andere kant kan giftig zijn, dus het is uiterst belangrijk om slechts één hand te kunnen maken.

Rotaxanen bestaan ​​uit een ringvormig molecuul dat om een ​​haltervormige as is gewikkeld (zoals een ring op een bout). De ring en as worden bij elkaar gehouden door wat we een mechanische binding noemen, in tegenstelling tot chemische bindingen die gewoonlijk atomen verbinden om moleculen te vormen.

In een nieuwe studie, gepubliceerd in het tijdschrift Chemo , Professor Steve Goldup van de School of Chemistry van de University of Southampton maakte gebruik van deze mechanische bindingen om chirale moleculen te creëren. Professor Goldup en zijn team synthetiseerden een chiraal rotaxaan dat aan goudatomen kon binden; de goudatomen werden vervolgens gebruikt om een ​​eenvoudige chemische reactie te katalyseren.

Professor Goldup zei:"Chirale moleculen, en hoe je er één hand van kunt maken, is onderzocht sinds de geboorte van de chemie. Chirale rotaxanen zijn in deze onderzoeken in geen enkele mate gebruikt, omdat ze tot voor kort erg moeilijk te maken waren in één spiegelbeeldvorm. Mijn groep ontwikkelde een heel eenvoudig, algemeen concept om met één hand chirale rotaxanen te maken. Dit betekent dat we nu kunnen gaan onderzoeken welke problemen ze ons kunnen helpen oplossen in de chemie, biologie en materiaalkunde."

Chirale rotaxanen zijn een ideale omgeving voor katalysatoren, omdat de structuur van een ring die om de as is gewikkeld, een dicht opeengepakte ruimte creëert waarin een reactie kan plaatsvinden. Het team van Southampton kon één hand van de mechanische binding gebruiken om selectief het doelmolecuul te produceren en de andere hand om het spiegelbeeld van het doel te produceren.

Professor Goldup concludeerde, "We denken dat de toekomst er heel rooskleurig uitziet voor chirale rotaxanen nu we ze kunnen maken. Naast het onderzoeken van verdere mogelijkheden voor katalyse en bredere studies van moleculen, we onderzoeken hoe ze kunnen worden gebruikt om mogelijk helderdere, langer durend, beeldschermen met laag computervermogen."

Het onderzoek werd gefinancierd door de European Research Council.