I chimici della Ruhr-Universität Bochum sperano di scoprire quanto fortemente le molecole chimiche speculari, chiamate composti chirali, interagiscono con i loro partner di interazione. Si stanno concentrando sui legami alogeni che possono formare molecole con un atomo di bromo o iodio. Queste interazioni sono attualmente oggetto di studio in molte aree della chimica come elementi di progettazione per molecole funzionali, come catalizzatori moderni e nuovi materiali o composti farmaceuticamente attivi. Il lavoro dei ricercatori guidati dal Dr. Christian Merten del Dipartimento di Chimica Organica II è finanziato dalla Fondazione Boehringer Ingelheim nell'ambito del programma di prospettive "Plus 3" con circa 760, 000 euro per tre anni. Il progetto parte a novembre 2018.

Le immagini speculari chimiche possono avere effetti molto diversi

Molte molecole, come aminoacidi e zuccheri, esistono in due disposizioni spaziali speculari, ma di solito solo uno di essi si verifica in natura. "Biologicamente, l'effetto delle molecole chirali può essere molto diverso, "dice Christian Merten, un membro del Cluster of Excellence Ruhr Explores Solvation, Risolvi in ​​breve. "Ciò è dovuto principalmente al fatto che le forme speculari interagiscono con le biomolecole come gli enzimi in modi diversi".

I chimici perseguono quindi l'obiettivo di produrre specificamente una delle forme speculari e di essere in grado di comprendere e prevedere con precisione le sue interazioni con altre molecole. Il progetto "Comunicazione stereochimica come sonda per le interazioni di legame con alogeni" dei ricercatori di Bochum è dedicato principalmente al secondo aspetto, la forza dell'interazione.

I legami alogeni sono difficili da studiare

Si forma un legame alogeno tra l'estremità polarizzata positivamente di un legame carbonio-bromo o carbonio-iodio di una molecola e un partner di interazione. L'energia di questa interazione debole è particolarmente difficile da quantificare. "Le energie di interazione delle sostanze modello, che possiamo ben descrivere con metodi teorici moderni, sono difficili da determinare sperimentalmente perché le sostanze sono spesso gassose, " spiega Christian Merten. "Ma le sostanze modello che possiamo facilmente gestire sperimentalmente sono di solito troppo grandi e complesse per i modelli informatici più accurati di oggi". interazioni di legame alogeno in soluzione spesso competono con altre interazioni intermolecolari, come le interazioni con i solventi.

Il team spera di aggirare questo problema con una nuova configurazione sperimentale. I ricercatori stanno sostituendo il solvente con gas nobili che vengono liquefatti sotto pressione ea basse temperature. Sono inerti e non possono formare interazioni di disturbo.

Pronostici come obiettivo

Per un certo numero di sistemi modello, i chimici vogliono scoprire se i legami alogeni tra molecole chirali hanno energie diverse. Sono principalmente interessati a ciò che accade quando due diverse sostanze chirali interagiscono tra loro. Il fattore decisivo qui è quali immagini speculari si incontrano. "Questo è come due mani che si stringono, " spiega Christian Merten. "La stretta di mano funziona in modo ottimale con due mani destre o due sinistre; con una mano destra e una sinistra, non è così." I due tipi di interazione differiscono per l'energia che contengono, dipende da quanto bene le molecole si incastrano. Gli scienziati vogliono misurare quanto sia grande la differenza.

"Il nostro obiettivo è quello di essere un giorno in grado di prevedere quali elementi strutturali sono necessari per rendere il più efficiente possibile questo processo di riconoscimento chirale, "dice Merten.