Una strategia per invertire la chiralità di una molecola elicoidale contenente metallo controllando la velocità della risposta è riportata in Chimica, Una rivista europea dei ricercatori dell'Università di Kanazawa.

Le molecole chirali non possono essere sovrapposte alle loro immagini speculari, come le mani. Le due immagini speculari di una molecola, uno destro, l'altro mancino, sono chiamati enantiomeri. La maggior parte delle molecole utilizzate nei farmaci sono chirali, e solo un enantiomero è efficace (l'altro può anche essere tossico), quindi essere in grado di controllare e manipolare la chiralità delle molecole è di primaria importanza per un'ampia gamma di applicazioni.

Alcune molecole possono subire un cambiamento di chiralità in risposta a stimoli esterni. In particolare, molecole elicoidali dinamiche, che sono in equilibrio dinamico tra le forme destrorse e mancine, hanno dimostrato di cambiare la chiralità in seguito all'esposizione alla luce, calore, reazioni redox, variazioni di pH o legame con altre molecole, ad esempio inserendo molecole organiche al centro metallico del complesso elicoidale. Però, quest'ultima opzione è difficile da implementare e finora sono stati segnalati pochissimi casi di successo.

Shigehisa Akine dell'Università di Kanazawa, in Giappone, e colleghi ora presentano un complesso elicoidale (un metallocryptand di cobalto (III) elicoidale) in cui i cambiamenti di elicità possono essere innescati introducendo una varietà di molecole organiche nella struttura elicoidale. Sostituendo un ligando con un altro ligando adatto, l'elicità può essere invertita, e la velocità del cambiamento può essere controllata attraverso la reattività dei ligandi, che è molto più semplice da fare in pratica rispetto a quanto proposto in altri protocolli.

La molecola presentata dagli autori ha una struttura a tripla elica ben definita, e sei ligandi amminici coordinati a tre centri ottaedrici di cobalto (III). Gli ioni cobalto (III) normalmente formano complessi inerti e non subiscono scambi di ligandi, ma si è scoperto che gli ioni cobalto(III) in questa struttura elicoidale subiscono uno scambio di ligandi tra ammine. Gli autori hanno dimostrato la dipendenza della velocità di risposta dalla combinazione di ammine chirali e achirali come ligandi di partenza e di ingresso, rispettivamente, come conseguenza della differenza nella reattività delle porzioni co-contenenti. Sono state testate diverse combinazioni di ammine, e diverse ammine chirali hanno dimostrato di stabilizzare le eliche opposte.

"Riteniamo che questi risultati apriranno la strada allo sviluppo di nuovi materiali funzionali in cui le velocità di risposta possono essere controllate e la funzione desiderata è programmabile nel tempo utilizzando uno stimolo chimico adatto, "dicono gli autori.

Molecole chirali

Molte molecole biologiche sono chirali:esempi includono DNA e zuccheri. Due molecole con chiralità opposta, due enantiomeri, hanno esattamente la stessa composizione e struttura funzionale, ma forme che sono immagini speculari l'una dell'altra. Hanno le stesse proprietà fisiche e chimiche in isolamento, ma non quando interagiscono con altre molecole chirali. Per ragioni non ancora comprese, tutti gli amminoacidi naturali hanno lasciato la chiralità, quindi la biochimica umana è specifica per la chiralità, quindi reagiamo in modo diverso, Per esempio, ai due enantiomeri di un farmaco. Alcune molecole chirali sono persino percepite come aventi odori molto diversi.

ammine

Le ammine sono composti che contengono un atomo di azoto e una coppia di elettroni solitari. Gli amminoacidi sono un esempio importante di molecole contenenti ammine. Le ammine trovano applicazioni in molti ambienti diversi, compresa la fabbricazione di gomme, coloranti e droghe. Alcune ammine sono conosciute come buoni ligandi per i metalli di transizione per dare composti di coordinazione.