Criação de um polímero quiral a partir de monômeros aquirais usando um campo magnético

Esquema e um mecanismo proposto do processo de eletropolimerização de 2-vinilpiridina. (A) Esquema do processo de eletropolimerização de 2-vinilpiridina (25). (B) Esquema de um mecanismo proposto para polimerização enantiosseletiva na presença de elétrons polarizados por spin. Após a adsorção do primeiro monômero no eletrodo (amarelo), um segundo monômero é adsorvido na configuração pró-destro (A) ou na configuração pró-esquerda (B). Os elétrons polarizados por spin são transferidos do eletrodo para o complexo formado. Qual polarização de spin é injetada depende da direção de magnetização do substrato. Um elétron polarizado por spin (a esfera com uma seta) é preferido para a configuração destra, e o spin oposto é preferencialmente transferido para a estrutura destra. O carbono assimétrico é indicado em verde. A polimerização sequencial continua e, consequentemente, são formadas estruturas destras (A') ou canhotas (B'). Nenhuma evidência para a estrutura secundária do polímero pode ser obtida. Crédito:Avanços Científicos (2022). DOI:10.1126/sciadv.abq2727

Uma equipe combinada de pesquisadores do Instituto Weizmann e do Instituto de Tecnologia de Israel, ambos em Israel, desenvolveu uma maneira de criar um polímero quiral a partir de monômeros aquirais usando um campo magnético como forma de alinhar o spin dos elétrons envolvidos na formação de vínculo. Em seu artigo publicado na revista Science Advances , o grupo descreve sua técnica e possíveis usos para ela em spintrônica.
Criar moléculas com propriedades de imagem espelhada é importante em muitos processos químicos – os produtos farmacêuticos são talvez um dos mais conhecidos. Essas moléculas têm quiralidade, o que significa que são espelhos de outras moléculas que permitem ligações fortes. Uma analogia seria duas mãos pressionadas uma contra a outra. Criar tais moléculas tende a ser um processo longo e difícil. Nesse novo esforço, os pesquisadores desenvolveram uma maneira de simplificar o processo em um tipo de aplicação usando monômeros para criar um único polímero quiral.

O trabalho da equipe envolveu colocar uma molécula de monômero em um eletrodo e alterar a direção do fluxo da corrente abaixo dela como meio de controlar o campo magnético na superfície do eletrodo à medida que monômeros adicionais eram adicionados. Isso permitiu que os elétrons polarizados por spin fossem controlados à medida que eram absorvidos pelo corpo da molécula, e isso permitia manipular a forma do polímero à medida que crescia. O resultado foi um polímero quiral com a forma desejada.

Os pesquisadores observam que foram capazes de manter a "manualidade" de cada novo estereocentro ao longo do processo, embora reconheçam que esse controle ficou mais fraco à medida que as cadeias de polímero cresciam em comprimento (o que as tornava mais distantes do eletrodo). Mesmo assim, eles descobriram que eram capazes de controlar a ação a distâncias de até 100 nm.

O uso da nova técnica, observam os pesquisadores, poderia permitir a produção de polímeros quirais sem a necessidade de catalisadores quirais ou mesmo reagentes quirais, que normalmente são descartados após a conclusão das reações, representando uma redução no desperdício e no custo. Eles sugerem que também pode ajudar a explicar por que as moléculas em criaturas vivas são quase todas enantiômeros únicos. + Explorar mais