Forskare vid universiteten i Warwick och Cardiff har använt en kombinerad pulver XRD, solid-state NMR och beräkningsmetod för att bestämma strukturen för 3', 5'-bis-O-dekanoyl-2'-deoxiguanosin.
En kombination av experimentella och beräkningsmetoder har gjort det möjligt för forskare att fastställa strukturen hos ett av de mest utmanande organiska materialen än vad som hittills har fastställts baserat på analys av pulverröntgendiffraktionsdata (XRD).
Dock, använder endast pulver XRD-data, kristallstrukturen av 90-atommolekylen 3', 5'-bis-O-dekanoyl-2'-deoxiguanosin [betecknad dG(C 10 ) 2 ] är utmanande att avgöra på grund av dess storlek och komplexitet, vilket gör strukturbestämningsprocessen särskilt komplicerad.
Rapportering i journalen Kemivetenskap , forskare – inklusive professor Steven Brown från University of Warwicks institution för fysik, Professor Stefano Masiero vid universitetet i Bologna och ledd av professor Kenneth Harris från Cardiff University - utökade pulver XRD-analysen av dG(C) 10 ) 2 med information som härrör från solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) data och dispersionskorrigerade periodic density functional theory (DFT) beräkningar för strukturoptimering.
Detta kombinerade tillvägagångssätt med hjälp av experimentella och beräkningsmetoder gjorde det möjligt för teamet att framgångsrikt fastställa att dG(C) 10 ) 2 bildar ett vätebundet guaninbandmotiv som inte har observerats tidigare för 2'-deoxiguanosinderivat.
dG(C 10 ) 2 molekylen används för närvarande i fotoelektriska enheter, inklusive fotokonduktiva material, bifotoniska kvantpunkter och fotodetektorer med likriktande egenskaper. I alla dessa applikationer, det strukturella arrangemanget av guaningrupperna är en nyckelfaktor. Det har därför varit särskilt viktigt att förstå de föredragna strukturella egenskaperna hos dG(C 10 ) 2 i fast tillstånd.
Det förväntas att synergin mellan experimentella och beräkningsmetoder som används i denna forskning kommer att bli ett väsentligt inslag i strategier för att ytterligare utöka tillämpningen av pulver XRD som en teknik för strukturbestämning av organiska molekylära material med ännu större komplexitet i framtiden.
"Att förstå struktur med atomupplösning är nyckeln till att etablera struktur-funktionsegenskaper. Detta arbete betraktar ett nukleinsyraderivat som har lovande för tillämpning i elektroniska material, " förklarar professor Steven Brown.
"Solid-state NMR-experiment utförda för över 10 år sedan i Warwick hade identifierat bildandet av specifika vätebindningar mellan molekylerna. Denna kompletterande information var avgörande för Cardiff-teamets framgång med att bestämma kristallstrukturen från experimentella pulverröntgendiffraktionsdata som verifierades av den utmärkta reproduktionen av experimentellt uppmätta NMR-parametrar för den härledda strukturdensitetsfunktionella teoriberäkningen.
"Denna tour de force NMR-kristallografiinsats för detta mycket utmanande system avslöjade en oväntad självmontering som inte hade setts tidigare för klassen av föreningar (2'-deoxiguanosinderivat)."
