Forskare vid University of Southampton har upptäckt ett nytt sätt att skapa en hand av en kiral molekyl genom att använda en mekanisk bindning som en katalysator.

Chirala molekyler är två molekyler som är spegelbilder av varandra men inte identiska - ungefär som vänster och höger mänskliga händer. När sådana molekyler används i farmaceutiska läkemedel, varje "hand" reagerar olika i människokroppen. I vissa fall medan en hand behandlar sjukdomen, den andra sidan kan vara giftig så att kunna göra endast en hand är extremt viktigt.

Rotaxaner består av en ringformad molekyl lindad runt en hantelformad axel (som en bricka på en bult). Ringen och axeln hålls samman av vad vi kallar en mekanisk bindning, till skillnad från kemiska bindningar som vanligtvis förbinder atomer för att bilda molekyler.

I en ny studie, publiceras i tidskriften Chem , Professor Steve Goldup från University of Southamptons School of Chemistry använde sig av dessa mekaniska bindningar för att skapa kirala molekyler. Professor Goldup och hans team syntetiserade en kiral rotaxan som kunde binda till guldatomer; guldatomerna användes sedan för att katalysera en enkel kemisk reaktion.

Professor Goldup sa:"Chirala molekyler, och hur man gör en enda hand av dem har undersökts sedan kemins födelse. Kirala rotaxaner har inte använts i dessa studier i någon utsträckning eftersom de tills nyligen var mycket svåra att göra i en spegelbildsform. Min grupp utvecklade en mycket enkel, allmänt koncept för att göra kirala rotaxaner som en enda hand. Det betyder att vi nu kan börja undersöka vilka problem de kan hjälpa oss att lösa inom kemi, biologi och materialvetenskap."

Kirala rotaxaner är en idealisk miljö för katalysatorer eftersom strukturen hos en ring lindad runt axeln skapar ett tätt packat utrymme för en reaktion att äga rum i. Southampton-teamet kunde använda ena handen av den mekaniska bindningen för att selektivt producera målmolekylen och den motsatta handen för att producera spegelbilden av målet.

Professor Goldup avslutade, "Vi tror att framtiden är mycket ljus för kirala rotaxaner nu kan vi göra dem. Förutom att undersöka ytterligare möjligheter för katalys och bredare studier av molekyler, vi undersöker hur de kan användas för att potentiellt producera ljusare, håller längre, skärmar med låg datoreffekt."

Forskningen finansierades av European Research Council.