Pesquisadores da Universidade de Kanazawa e da Universidade de Tsukuba relatam em Química - Um Jornal Europeu a síntese de uma gaiola molecular fechada com áreas que podem ser abertas. A abertura é realizada por meio de reações químicas que rompem as unidades moleculares atuando como fechos.

As gaiolas moleculares oferecem a possibilidade de encapsular íons ou outras moléculas. Se a estrutura da gaiola tiver uma 'escotilha' que pode ser aberta ou fechada de forma controlável, ele pode operar como um portão molecular. Agora, Shigehisa Akine da Universidade de Kanazawa e colegas de trabalho desenvolveram um novo tipo de gaiola molecular com uma escotilha que se abre por meio de uma reação química específica:a troca de dissulfeto.

A estrutura sintetizada pelos pesquisadores é uma gaiola metalomolecular, envolvendo três íons de cobalto ligados por três ligantes de cistamina. (A cistamina é um dissulfeto orgânico:a molécula apresenta dois átomos de enxofre ligados a cada um dos quais um grupo etilamina está ligado.) Em sua configuração sintetizada, a gaiola está fechada.

Estudos experimentais e computacionais da estrutura da gaiola mostraram que os ligantes de cistamina fecham áreas que, de outra forma, seriam aberturas. Os pesquisadores, portanto, especularam que as reações com ânions tiolato abririam essas aberturas "bloqueadas", uma vez que as reações de ânion dissulfeto-tiolato são conhecidas por clivar ligações dissulfeto, e, portanto, quebrar as cistaminas em duas partes.

Para testar a hipótese de que as reações com ânions tiolados podem converter a gaiola inicialmente fechada em uma aberta, Akine e colegas investigaram a absorção de íons césio (Cs +), pois estes caberiam na gaiola aberta.

Os cientistas primeiro expuseram as moléculas a íons de césio na ausência de íons tiolato e monitoraram as mudanças estruturais subsequentes por meio de espectroscopia de ressonância magnética nuclear (NMR). Após cerca de 14 horas, uma absorção de 50 por cento de Cs + aconteceu. Então, o mesmo procedimento foi realizado com a presença de íons tiolato. Já depois de uma hora, foi observada uma captação de 50 por cento de Cs +. O sinal de NMR para a gaiola aberta, Contudo, não foi observado, sugerindo que apenas uma pequena fração das moléculas se abriu.

Medições adicionais confirmaram que o íon césio fica realmente encapsulado na gaiola fechada, e que o ânion tiolato, e não uma amina também presente na mistura, causa a absorção de Cs +. Akine e colaboradores concluem que "o conceito de gaiola metalomolecular com funções de abrir / fechar é considerado útil para construir recipientes moleculares nos quais um hóspede específico pode ser aprisionado ou liberado mediante estímulo externo, e os sistemas de aceitação / liberação de hóspedes sob demanda seriam aplicados a novos sistemas funcionais com um comportamento responsivo exclusivo. "

Tiolatos

Os tiolatos (também conhecidos como mercaptídeos) são sais que consistem em um contra-cátion e um ânion tiolato, que por sua vez consiste em enxofre ligado a um resto orgânico.

Os ânions tiolato reagem com dissulfetos (dois átomos de enxofre ligados), quebrar o vínculo S-S.

Shigehisa Akine da Universidade de Kanazawa e colegas de trabalho agora usaram esta reação química para abrir um originalmente fechado, molécula em gaiola. Eles foram capazes de sintetizar moléculas em forma de gaiola com 3 ligantes de cistamina fechando 'buracos' nas moléculas. As cistaminas são moléculas simétricas com um dissulfeto em seu centro. As reações com ânions tiolato dividem as cistaminas em duas partes, o que leva à gaiola com buracos através dos quais átomos ou íons - Akine e colegas de trabalho demonstraram a ideia com íons Cs + - podem entrar.