La reazione di Diels-Alder è importante nella sintesi di tutti i tipi di farmaci, compresa la vitamina D. Ma come funziona? I ricercatori dell'UNSW mostrano che implica la scissione di coppie di elettroni. Credito:T. Schmidt
Recenti lavori dell'ARC Center of Excellence in Exciton Science, pubblicato in Comunicazioni sulla natura oggi, colma il divario culturale tra chimici organici e teorici che è incarnato nella "freccia riccia".
Il team di ricerca è guidato dal professor Timothy Schmidt dell'UNSW Sydney e comprende il dottor Terry Frankcombe dell'UNSW Canberra e il dottor Philip Kilby di Data61 del CSIRO.
I chimici organici usano frecce ricci per descrivere il modo in cui si verificano le reazioni chimiche e le strutture molecolari risultanti. I teorici tendono a parlare della struttura delle molecole in termini di teoria degli orbitali molecolari (teoria delle onde) e dicono che le frecce ricci sono una finzione. Il documento unisce per la prima volta visioni disparate sulla struttura elettronica, aiutando a collegare la teoria con la notazione di chimica organica.
Il team ha utilizzato modelli teorici, guardando le funzioni d'onda in nuovi modi per mostrare perché le frecce ricci funzionano.
"In precedenza, sapevamo che le frecce ricci funzionano ma non sapevamo perché, "dice il professor Schmidt.
Capo del gruppo di ricerca sull'ottimizzazione di Data61, Dr Kilby, che ha utilizzato una procedura di ottimizzazione per ridurre di due ordini di grandezza i tempi di calcolo, afferma che "i ricercatori dell'UNSW sono stati in grado di escogitare un metodo in grado di stimare la posizione probabilistica degli elettroni quando si verifica effettivamente una reazione chimica".
Freccia che rappresenta il movimento della coppia di elettroni. Credito:creative commons
"Questo ci consente di modellare le reazioni chimiche in un modo più dettagliato di quanto non sia mai stato possibile prima".
Questo metodo senza precedenti per estrarre i movimenti degli elettroni durante una reazione chimica è un passo avanti nel collegare le rappresentazioni tradizionali del meccanismo chimico con i calcoli della chimica quantistica all'avanguardia.
"Abbiamo mostrato come mettere in relazione calcoli rigorosi con i diagrammi qualitativi dei chimici organici, in sostanza mostrando perché funzionano, "Spiega Schmidt.
Secondo il dottor Frankcombe, "questo lavoro dimostra che questi classici, le idee intuitive dei movimenti dei singoli elettroni sono sempre state il modo giusto di guardare alla reattività chimica, anche se in precedenza avevano poco supporto dalla meccanica quantistica".
Freccia dell'amo da pesca che rappresenta il movimento di un singolo elettrone. Credito:creative commons
