Nową klasę reakcji chemicznych o wyjątkowym znaczeniu w chemii cząsteczek bioorganicznych odkryli naukowcy z Politechniki Wrocławskiej. Swoje wyniki opisali w prestiżowym czasopiśmie „Angewandte Chemie International Edition”.
Odkrycie chemików kwantowych z Instytutu Materiałów Zaawansowanych na Wydziale Chemicznym Politechniki Wrocławskiej ma znaczący potencjał dla rozwoju nowych ścieżek syntezy organicznej.
Jest to specyficzny przypadek tzw. chemii fotoredoks, czyli reakcji chemicznych inicjowanych światłem, które wiążą się z przeniesieniem elektronu pomiędzy dwoma cząsteczkami lub pomiędzy dwoma fragmentami tej samej cząsteczki – wyjaśnia dr hab. inż. Rafał Szabla.
Naukowcy z PWr jako pierwsi wykazali, że tego typu procesy są możliwe dzięki wyjątkowemu rodzajowi oddziaływań międzycząsteczkowych. Chodzi o tzw. oddziaływania chalkogenowe, które mogą powstawać pomiędzy dwoma atomami siarki (S-S) znajdującymi w dwóch różnych molekułach.
Wytworzenie się takich oddziaływań w roztworze może pozwolić na wysoce selektywną reakcję zrywającą wiązania w obrębie konkretnego fragmentu cząsteczki przyjmującej elektron, gdzie swoistym „włącznikiem” inicjującym ten proces jest naświetlanie promieniowaniem UV – tłumaczy dr inż. Mikołaj Janicki.
Cały zaobserwowany proces można obejrzeć na grafice, gdzie znajduje się występujący w naturze wodorosiarczek (HS-) oraz związek organiczny, zawierający pierścienie aromatyczne, zdolny do absorpcji promieniowania UV. Dzięki oddziaływaniom chalkogenowym (zielona linia na rys. poniżej) pomiędzy atomami siarki, obie te struktury chemiczne tworzą stabilną parę molekuł.
Taki kompleks chemiczny jest niereaktywny chemiczne – wyjaśnia dr inż. Janicki. – Natomiast, kiedy naświetli się go promieniowaniem UV, następuje ultraszybki transfer elektronu z wodorosiarczku do związku organicznego, co prowadzi do dalszych selektywnych transformacji chemicznych.
Odkrycie to było zainspirowane eksperymentalnymi badaniami zespołu prof. Johna Sutherlanda z MRC Laboratory w Cambridge.
Warto dodać, że nasze badania, poza znaczącym potencjałem dla syntezy organicznej, wyjaśniają także wyjątkową selektywność reakcji chemicznych, które mogły doprowadzić do powstania cegiełek budujących DNA i RNA na młodej Ziemi – podkreśla dr hab. inż. Rafał Szabla.
Obaj badacze zwracają uwagę, że istotnym rezultatem ich pracy jest także zaproponowanie konkretnych kryteriów, których spełnienie, umożliwia zaistnienie podobnych reakcji fotoredoks. W przyszłości może to pozwolić na zidentyfikowanie nowych szlaków syntezy chemicznej wykorzystujących to zjawisko.
Wyniki badań opublikowało czasopismo Angewandte Chemie International Edition.
MK, źródło: PWr
