11.03.2020 - University of Southampton

Neue Art der Herstellung chiraler Katalysatoren entdeckt

Wissenschaftler an der Universität Southampton haben eine neue Methode entdeckt, um eine Hand eines chiralen Moleküls durch eine mechanische Bindung als Katalysator zu erzeugen.

Chirale Moleküle sind zwei Moleküle, die sich gegenseitig spiegeln, aber nicht identisch sind - ähnlich wie die linke und rechte menschliche Hand. Wenn solche Moleküle in pharmazeutischen Medikamenten verwendet werden, reagiert jede "Hand" im menschlichen Körper anders. In einigen Fällen kann die eine Hand die Krankheit behandeln, während die andere Seite giftig sein kann, so dass es äußerst wichtig ist, nur eine Hand herzustellen.

Rotaxane bestehen aus einem ringförmigen Molekül, das um eine hantelförmige Achse gewickelt ist (wie eine Unterlegscheibe auf einem Bolzen). Der Ring und die Achse werden durch eine so genannte mechanische Bindung zusammengehalten, im Gegensatz zu chemischen Bindungen, die normalerweise Atome zu Molekülen verbinden.

In einer neuen Studie, die in der Zeitschrift Chem veröffentlicht wurde, nutzte Professor Steve Goldup von der School of Chemistry der Universität Southampton diese mechanischen Bindungen, um chirale Moleküle herzustellen. Professor Goldup und sein Team synthetisierten ein chirales Rotaxan, das sich an Goldatome binden konnte; die Goldatome wurden dann zur Katalyse einer einfachen chemischen Reaktion verwendet.

Professor Goldup sagte: "Chirale Moleküle und wie man sie mit einer Hand herstellen kann, werden seit der Geburt der Chemie untersucht. Chirale Rotaxane wurden in diesen Studien nicht in irgendeinem Umfang verwendet, da sie bis vor kurzem sehr schwer in einer einzigen spiegelbildlichen Form herzustellen waren. Meine Gruppe entwickelte ein sehr einfaches, allgemeines Konzept, um chirale Rotaxane mit einer Hand herzustellen. Das bedeutet, dass wir jetzt damit beginnen können zu untersuchen, welche Probleme sie uns in der Chemie, Biologie und Materialwissenschaft lösen können".

Chirale Rotaxane sind eine ideale Umgebung für Katalysatoren, da die Struktur eines um die Achse gewickelten Rings einen eng gepackten Raum für eine Reaktion schafft. Das Southampton-Team konnte mit einer Hand der mechanischen Bindung das Zielmolekül selektiv herstellen und mit der anderen Hand das Spiegelbild des Ziels erzeugen.

Professor Goldup schloss: "Wir denken, dass die Zukunft für chirale Rotaxane sehr rosig ist, jetzt, wo wir sie herstellen können. Wir untersuchen nicht nur weitere Möglichkeiten für die Katalyse und umfassendere Studien von Molekülen, sondern auch, wie sie möglicherweise zur Herstellung von helleren, langlebigeren Displays mit geringer Computerleistung verwendet werden können.

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