En strategi för att invertera kiraliteten hos en metallinnehållande spiralformig molekyl som styr svarets hastighet rapporteras i kemi, En europeisk tidskrift av forskare vid Kanazawa University.

Kirala molekyler kan inte läggas på sina spegelbilder - som händer. De två spegelbilderna av en molekyl, en högerhänt, den andra vänsterhänta, kallas enantiomerer. De flesta molekyler som används i läkemedel är kirala, och bara en enantiomer är effektiv (den andra kan till och med vara giftig), sålunda att kunna styra och manipulera chiraliteten hos molekyler är av främsta betydelse för ett brett spektrum av tillämpningar.

Vissa molekyler kan genomgå en kiralitetsförändring som svar på yttre stimuli. Särskilt, dynamiska spiralformiga molekyler, som är i en dynamisk jämvikt mellan höger- och vänsterhänta former, har visat sig byta kiralitet vid exponering för ljus, värme, redoxreaktioner, förändringar i pH eller bindning med andra molekyler, till exempel genom att sätta in organiska molekyler i metallcentrum i spiralformade komplexet. Dock, detta sista alternativ är svårt att genomföra och mycket få framgångsrika fall har rapporterats hittills.

Shigehisa Akine från Kanazawa University, i Japan, och kollegor presenterar nu ett spiralformat komplex (ett spiralformat kobolt (III) metallokryptand) där helicitetsförändringar kan utlösas genom att introducera en mängd olika organiska molekyler i spiralstrukturen. Genom att ersätta en ligand med en lämplig annan ligand, heliciteten kan inverteras, och förändringens hastighet kan kontrolleras genom reaktionerna hos liganderna, vilket är mycket enklare att göra i praktiken än vad som föreslås i andra protokoll.

Molekylen presenterad av författarna har en väldefinierad trippel-spiralformad struktur, och sex aminligander som är samordnade till tre oktaedriska kobolt (III) centra. Kobolt (III) joner bildar normalt inerta komplex och genomgår inte ligandbyten, men kobolt (III) jonerna i denna spiralformade struktur befanns genomgå ligandbyte mellan aminer. Författarna visade att svarshastigheten är beroende av kombinationen av kirala och achirala aminer som start- och inträdesligander, respektive, som en konsekvens av skillnaden i reaktiviteten hos de Co-innehållande enheterna. Flera kombinationer av aminer testades, och olika kirala aminer visade sig stabilisera motsatta helikiteter.

"Vi tror att dessa resultat kommer att öppna vägen för utveckling av nya funktionella material där svarshastigheterna kan kontrolleras och den önskade funktionen är tidsprogrammerbar med hjälp av en lämplig kemisk stimulans, "säger författarna.

Kirala molekyler

Många biologiska molekyler är kirala:exempel inkluderar DNA och sockerarter. Två molekyler med motsatt kiralitet, två enantiomerer, har exakt samma sammansättning och funktionella struktur, men former som är spegelbilder av varandra. De har samma fysikaliska och kemiska egenskaper isolerat, men inte när de interagerar med andra kirala molekyler. Av skäl som ännu inte är förstått, alla naturligt förekommande aminosyror har lämnat kiralitet, alltså är mänsklig biokemi kiralispecifik, så vi reagerar annorlunda, till exempel, till de två enantiomererna av ett läkemedel. Vissa kirala molekyler uppfattas till och med ha mycket olika dofter.

Aminer

Aminer är föreningar som innehåller en kväveatom och ett ensamt elektronpar. Aminosyror är ett framträdande exempel på molekyler som innehåller aminer. Aminer hittar applikationer i många olika inställningar, inklusive tillverkning av gummi, färgämnen och droger. Vissa aminer är kända som goda ligander för övergångsmetaller för att ge koordineringsföreningar.