Investigadores de la Universidad de Kanazawa y la Universidad de Tsukuba informan en Química:una revista europea la síntesis de una jaula molecular cerrada con áreas que se pueden abrir. La apertura se logra mediante reacciones químicas que rompen las unidades moleculares actuando como cierres.

Las jaulas moleculares ofrecen la posibilidad de encapsular iones u otras moléculas. Si la estructura de la jaula tiene una 'trampilla' que se puede abrir o cerrar de forma controlable, puede operar como una puerta molecular. Ahora, Shigehisa Akine de la Universidad de Kanazawa y sus compañeros de trabajo han diseñado un nuevo tipo de jaula molecular con una trampilla que se abre a través de una reacción química particular:el intercambio de disulfuro.

La estructura sintetizada por los investigadores es una jaula metalomolecular, que implica tres iones de cobalto unidos por tres ligandos de cistamina. (La cistamina es un disulfuro orgánico:la molécula presenta dos átomos de azufre unidos a cada uno de los cuales está unido un grupo etilamina). En su configuración tal como se sintetizó, la jaula está cerrada.

Los estudios experimentales y computacionales de la estructura de la jaula mostraron que los ligandos de cistamina cierran áreas que de otro modo serían aberturas. Por lo tanto, los investigadores especularon que las reacciones con aniones tiolatos abrirían estas aberturas 'bloqueadas', Dado que se sabe que las reacciones del anión disulfuro-tiolato escinden los enlaces disulfuro, y por lo tanto romper las cistaminas en dos partes.

Para probar la hipótesis de que las reacciones con aniones tiolato pueden convertir la jaula inicialmente cerrada en una abierta, Akine y colaboradores investigaron la captación de iones cesio (Cs +), ya que estos encajarían en la jaula abierta.

Los científicos primero expusieron las moléculas a iones de cesio en ausencia de iones tiolato y monitorearon los cambios estructurales posteriores mediante espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN). Después de unas 14 horas, había ocurrido una absorción del 50 por ciento de Cs +. Luego, se llevó a cabo el mismo procedimiento con iones tiolato presentes. Ya después de una hora, Se observó una absorción del 50 por ciento de Cs +. La señal de RMN para la jaula abierta, sin embargo, no fue observado, sugiriendo que solo una pequeña fracción de las moléculas se había abierto.

Las mediciones adicionales confirmaron que el ión de cesio se encapsula en la jaula cerrada, y que el anión tiolato, y no una amina también presente en la mezcla, provoca la captación de Cs +. Akine y colaboradores concluyen que "se cree que el concepto de la jaula metalomolecular con funciones de apertura / cierre es útil para construir contenedores moleculares en los que un huésped específico puede quedar atrapado o liberado ante un estímulo externo, y los sistemas de aceptación / liberación de invitados bajo demanda se aplicarían a nuevos sistemas funcionales con un comportamiento de respuesta único ".

Tiolatos

Los tiolatos (también conocidos como mercaptidos) son sales que consisten en un contracatión y un anión tiolato, que a su vez se compone de azufre unido a un resto orgánico.

Los aniones tiolato reaccionan con disulfuros (dos átomos de azufre unidos), rompiendo el vínculo S-S.

Shigehisa Akine de la Universidad de Kanazawa y sus compañeros de trabajo ahora han utilizado esta reacción química para abrir un molécula enjaulada. Primero pudieron sintetizar moléculas en forma de jaula con 3 ligandos de cistamina que cerraban los 'agujeros' en las moléculas. Las cistaminas son moléculas simétricas con un disulfuro en su centro. Las reacciones con aniones tiolato rompen las cistaminas en dos partes, lo que lleva a que la jaula tenga agujeros a través de los cuales pueden entrar los átomos o iones (Akine y colaboradores demostraron la idea con iones Cs +).