En varios procesos biológicos, Los racimos de hierro-azufre juegan un papel vital, donde actúan como cofactores de enzimas. Investigación publicada en Angewandte Chemie ahora muestra que los clusters cúbicos pueden soportar estados de unión inusuales. Este estudio muestra que el grupo se adapta bien a un enlace múltiple entre el hierro y el nitrógeno, un motivo estructural que puede estar involucrado en la fijación biológica del nitrógeno.

Los racimos hechos de átomos de hierro y azufre son cofactores esenciales para una serie de enzimas, especialmente en procesos biológicos que implican transferencia de electrones. Como ejemplo, Las bacterias fijadoras de nitrógeno utilizan grupos de hierro y azufre para convertir el nitrógeno del aire en compuestos de nitrógeno útiles. Para comprender este importante proceso biológico, los científicos profundizan en las posibles relaciones de enlace entre los átomos de nitrógeno y hierro en tales grupos.

Daniel Suess y colegas, del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge, NOSOTROS., Ahora han investigado la capacidad del cúmulo para formar enlaces inusuales entre el hierro y el nitrógeno. Un doble enlace que forma parte de un grupo químico llamado imida, puede desempeñar un papel en la fijación de nitrógeno.

Para construir la imida, el equipo comenzó produciendo un cúmulo de hierro y azufre en forma de cubo. Las ocho esquinas del cubo están ocupadas por átomos de hierro y azufre alternados; tres de los átomos de hierro están protegidos por especies químicas que sirven como ligandos. Estos ligandos no se unen directamente a los átomos, y en su lugar, protéjalos. El átomo de hierro sin blindaje restante del grupo se unió a un ligando de cloruro reemplazable. La selección cuidadosa de los reactivos permitió al equipo intercambiar el ion cloruro y luego, por oxidación con un reactivo que contiene nitrógeno, se formó el complicado enlace doble entre el único átomo de hierro y el átomo de nitrógeno y, por tanto, el grupo imida.

Los investigadores esperaban que el doble enlace hierro-nitrógeno pudiera distorsionar fuertemente la estructura del cúmulo. En lugar de, para su sorpresa, solo observaron cambios estructurales menores. Los estudios espectroscópicos de los autores explican este hallazgo:la imida rica en electrones aleja la densidad de electrones de los átomos vecinos de azufre y hierro, y la totalidad de estos efectos menores es lo que permite al grupo adaptarse al enlace imida. "Estos hallazgos demuestran una interacción dinámica entre el hierro y el nitrógeno, hierro-azufre, y unión hierro-hierro, "afirman los autores.

El nuevo grupo unido a imido pudo escindir enlaces débiles carbono-hidrógeno de reactivos orgánicos. Los autores tienen la intención de utilizar estos estudios como punto de partida para una mayor investigación de la reactividad de los grupos de hierro-azufre unidos a imida. "Esto destaca la promesa de aprovechar la sinergia entre la robustez estructural y la flexibilidad electrónica de estos cofactores fundamentales, "Dice Suess.