Los químicos de la Ruhr-Universität Bochum esperan descubrir con qué intensidad interactúan las moléculas químicas de imagen especular, llamadas compuestos quirales, con sus compañeros de interacción. Se concentran en los enlaces halógenos que pueden formar moléculas con un átomo de bromo o yodo. Estas interacciones se están investigando actualmente en muchas áreas de la química como elementos de diseño para moléculas funcionales, tales como catalizadores modernos y nuevos materiales o compuestos farmacéuticamente activos. El trabajo de los investigadores dirigido por el Dr. Christian Merten del Departamento de Química Orgánica II está siendo financiado por la Fundación Boehringer Ingelheim como parte del programa de perspectivas "Plus 3" con alrededor de 760, 000 euros por tres años. El proyecto comienza en noviembre de 2018.

Las imágenes de espejo químico pueden tener efectos muy diferentes

Muchas moléculas como aminoácidos y azúcares, existen en dos arreglos espaciales reflejados en un espejo, pero generalmente solo uno de ellos ocurre en la naturaleza. "Biológicamente, el efecto de las moléculas quirales puede ser muy diferente, "dice Christian Merten, miembro del Cluster of Excellence Ruhr Explores Solvation, Resolv para abreviar. "Esto se debe principalmente al hecho de que las formas de la imagen especular interactúan con biomoléculas como las enzimas de diferentes maneras".

Por lo tanto, los químicos persiguen el objetivo de producir específicamente una de las formas de imagen especular y poder comprender y predecir con precisión sus interacciones con otras moléculas. El proyecto "Comunicación estereoquímica como sonda para interacciones de enlaces halógenos" de los investigadores de Bochum se dedica principalmente al segundo aspecto, la fuerza de la interacción.

Los enlaces halógenos son difíciles de estudiar

Se forma un enlace halógeno entre el extremo polarizado positivamente de un enlace carbono-bromo o carbono-yodo de una molécula y un compañero de interacción. La energía de esta interacción débil es particularmente difícil de cuantificar. "Las energías de interacción de las sustancias modelo, que podemos describir bien con métodos teóricos modernos, son difíciles de determinar experimentalmente porque las sustancias a menudo son gaseosas, ", explica Christian Merten." Pero las sustancias modelo que podemos manejar fácilmente de forma experimental suelen ser demasiado grandes y complejas para los modelos informáticos más precisos de la actualidad ". Además, Las interacciones de enlace de halógeno en solución a menudo compiten con otras interacciones intermoleculares, como las interacciones con disolventes.

El equipo espera sortear este problema con una nueva configuración experimental. Los investigadores están reemplazando el solvente con gases nobles que se licúan a presión y a bajas temperaturas. Son inertes y no pueden formar interacciones perturbadoras.

Predicciones como objetivo

Para varios sistemas modelo, Los químicos quieren averiguar si los enlaces halógenos entre moléculas quirales tienen energías diferentes. Están interesados ​​principalmente en lo que sucede cuando dos sustancias quirales diferentes interactúan entre sí. El factor decisivo aquí es qué imágenes de espejo se encuentran. "Esto es como dos manos dándose la mano, "Christian Merten explica." El apretón de manos funciona de manera óptima con dos manos derechas o izquierdas; con una mano derecha y otra izquierda, no lo hace ". Los dos tipos de interacción difieren en la energía que contienen, dependiendo de qué tan bien encajen las moléculas. Los científicos quieren medir qué tan grande es la diferencia.

"Nuestro objetivo es poder predecir algún día qué elementos estructurales son necesarios para que este proceso de reconocimiento quiral sea lo más eficiente posible". "dice Merten.