Tyrimas pateikia chiralumo apvertimo teoriją

Chemikai gali padaryti karjerą kontroliuodami, ar tam tikros molekulės susidaro kaip kairiarankis ar dešinysis.

Molekulės tiesiogine prasme neturi rankų, tačiau mokslininkai, žiūrėdami į jas, dažnai nurodo jas taip molekules tai yra veidrodiniai vaizdai vienas kito, todėl jų negalima sulyginti. Ir tai, ar molekulė yra kairiarankė, ar dešinioji, tiesiogiai veikia jų elgesį ir naudojimą visame kame – nuo ​​vaistų dizaino iki maisto aromatizavimo.

Floridos valstijos universiteto tyrimų grupė, vadovaujama chemijos docento Keno Hansono, anksčiau rado būdą, kaip tapti „kairiaranke“ molekules į „dešiniarankius“, naudojant šviesą, kad sukeltų protonų perdavimą ir transformaciją į kitą izomerą. Dabar Hansonas ir jo kolega FSU chemijos profesorius Eugene’as DePrince’as naudoja matematikos ir kompiuterių galią, kad nuspėtų, kas nutiktų, jei tą patį procesą atliktumėte tarp glaudžiai išdėstytų veidrodžių.

Rezultatai, paskelbti Fizikinės chemijos žurnalas Arodo, kad mokslininkai galėtų panaudoti šias ertmes, kad kontroliuotų rankos pokyčio laipsnį, dar vadinamą chiralumu.

„Nors šis dokumentas yra visiškai teorinis, jis gali padėti eksperimentuotojams permąstyti, kaip kontroliuoti reakcijų greitį“, – sakė Hansonas.

Chiralumo, molekulių asimetrijos savybės, supratimas ir kontrolė yra ypač svarbi farmacijos produktams, kvapiosioms medžiagoms, maisto priedams ir kt. Netinkamų molekulių naudojimas gali turėti rimtų pasekmių.

1950-aisiais Europoje buvo parduotas raminamasis vaistas, vadinamas talidomidu, kaip rytinio pykinimo gydymas. Vėliau buvo išsiaiškinta, kad nors dešiniarankė talidomido molekulė buvo veiksminga, kairiarankė sukėlė plyšį. apsigimimų tūkstančiams vaikų, kurių motinos vartojo narkotikus.

Dėl šio ir kitų atvejų farmacijos įmonės ir FDA patvirtinimo procesas yra labai sutelktas į kairę, o ne į dešinę, tiriant vaistus.

Ankstesniame tyrime Hansonas naudojo organinį junginį, vadinamą BINOL, ir pridėjo prie jo kairiarankę aminorūgštį. Tada komanda apšvietė šviesą tiesiai į kompleksą. Ši reakcija pakeitė 50–50 kairiarankių ir dešiniarankių BINOL mišinį į daugiausia dešiniarankių mišinį.

DePrince’as susidomėjo tyrimu ir pasiūlė jiems atlikti modeliavimą, kuris galėtų pasiūlyti prognozes, kas nutiktų, jei ši reakcija įvyktų tarp atspindinčių paviršių.

“Daugelis ertmių sukeltos chemijos tyrimų yra grindžiami teorija”, – sakė DePrince’as. „Sukurti pakankamai mažą ertmę, kad pasiektume matomą efektą, sunku, tačiau mūsų modeliavimas leidžia bent nuspėti, kas gali nutikti.

Be to, kad šis procesas gali pakeisti rankiškumo laipsnį, jis taip pat parodė, kad molekulės orientacijos tarp veidrodžių keitimas gali turėti įtakos cheminės reakcijos sukeliamam rankiškumui, dešiniajai ar kairiajai.

„Pastarasis punktas yra ypač nuostabus, nes paprastai jūs turite naudoti tam tikrą chiralinio valdymo pagalbinį įrankį arba ypač ranką nukreipiantį agentą, kad paveiktumėte jūsų reakcijos greitį“, – sakė Hansonas. – Čia veidrodžiai atlieka visą darbą.