Químicos da Ruhr-Universität Bochum esperam descobrir com que intensidade as moléculas químicas especulares - chamadas de compostos quirais - interagem com seus parceiros de interação. Eles estão se concentrando em ligações de halogênio que as moléculas com um átomo de bromo ou iodo podem formar. Essas interações estão sendo investigadas em muitas áreas da química como elementos de design para moléculas funcionais, tais como catalisadores modernos e novos materiais ou compostos farmaceuticamente ativos. O trabalho dos pesquisadores liderados pelo Dr. Christian Merten do Departamento de Química Orgânica II está sendo financiado pela Fundação Boehringer Ingelheim como parte do programa de perspectivas "Plus 3" com cerca de 760, 000 euros por três anos. O projeto começa em novembro de 2018.

Imagens de espelho químico podem ter efeitos muito diferentes

Muitas moléculas, como aminoácidos e açúcares, existem em dois arranjos espaciais com imagens de espelho, mas geralmente apenas um deles ocorre na natureza. "Biologicamente, o efeito das moléculas quirais pode ser muito diferente, "diz Christian Merten, um membro do Cluster of Excellence Ruhr Explores Solvation, Resolv para breve. "Isso se deve principalmente ao fato de que as formas espelhadas interagem com biomoléculas, como enzimas, de maneiras diferentes."

Os químicos estão, portanto, perseguindo o objetivo de produzir especificamente uma das formas de imagem no espelho e serem capazes de compreender e prever com precisão suas interações com outras moléculas. O projeto "Comunicação estereoquímica como sonda para interações de ligação de halogênio" pelos pesquisadores baseados em Bochum é dedicado principalmente ao segundo aspecto, a força da interação.

As ligações de halogênio são difíceis de estudar

Uma ligação de halogênio se forma entre a extremidade polarizada positivamente de uma ligação carbono-bromo ou carbono-iodo de uma molécula e um parceiro de interação. A energia dessa interação fraca é particularmente difícil de quantificar. "As energias de interação das substâncias modelo, que podemos descrever bem com métodos teóricos modernos, são difíceis de determinar experimentalmente porque as substâncias são frequentemente gasosas, "explica Christian Merten." Mas as substâncias modelo que podemos facilmente manipular experimentalmente são geralmente muito grandes e complexas para os modelos de computador mais precisos de hoje. " interações de ligação de halogênio em solução, muitas vezes competem com outras interações intermoleculares, como as interações com solventes.

A equipe espera contornar esse problema com uma nova configuração experimental. Os pesquisadores estão substituindo o solvente por gases nobres que são liquefeitos sob pressão e em baixas temperaturas. Eles são inertes e não podem formar nenhuma interação perturbadora.

Previsões como objetivo

Para uma série de sistemas modelo, os químicos querem descobrir se as ligações de halogênio entre as moléculas quirais têm energias diferentes. Eles estão principalmente interessados ​​no que acontece quando duas substâncias quirais diferentes interagem uma com a outra. O fator decisivo aqui é quais imagens no espelho se encontram. "Isso é como duas mãos se apertando, "Christian Merten explica." O aperto de mão funciona perfeitamente com duas mãos direitas ou esquerdas; com uma mão direita e outra esquerda, não. "Os dois tipos de interação diferem na energia que contêm, dependendo de quão bem as moléculas se encaixam. Os cientistas querem medir o quão grande é a diferença.

"Nosso objetivo é um dia ser capaz de prever quais elementos estruturais são necessários para tornar este processo de reconhecimento quiral o mais eficiente possível, "diz Merten.