Işık spektural moleküllerin yapısal dönüşümünü düzenliyor olabilir!

Tıpkı ellerimiz gibi, bazı organik moleküller de birbirleriyle bir görüntü ve onun yansıması gibi ilişki kurar; kimyagerlerin "kiralite" veya "el tercihi" dediği bir olgudur. Aynı molekülün iki ayna görüntüsü, yani her iki enantiomer, sıklıkla farklı biyolojik özelliklere sahiptir. Örneğin ilaç keşfi için çoğu zaman yapılardan yalnızca biri alakalıdır. Bununla birlikte, kimyasal sentez yöntemleri sıklıkla her iki formun 1:1 karışımını oluşturur. Bu nedenle bu karışımların seçici olarak seçilmiş bir forma dönüştürülmesi büyük önem taşımaktadır.

Münster Üniversitesi Organik Kimya Enstitüsü ve Çok Ölçekli Teori ve Hesaplama Merkezi'nden Prof. Ryan Gilmour ve Prof. Johannes Neugebauer liderliğindeki araştırmacılardan oluşan bir ekip, bu dönüşümün harici bir faktör olarak ışıkla sağlandığı yeni bir konsept geliştirdi. Çalışma şu anda Nature dergisinde yayınlanıyor.

Araştırmacılar, ayna görüntüsü gibi davranan moleküllerin bir karışımını seçici olarak tek bir forma dönüştürmek için ışıkla etkinleştirilen bir alüminyum kompleksini katalizör olarak uyguluyorlar. Reaksiyon süreci deneysel ve hesaplamalı olarak araştırıldı. Ayrıntılı bilgisayar tabanlı analizler, altta yatan süreçlerin anlaşılmasına önemli ölçüde katkıda bulunmuştur. Yeni paradigma, operasyonel basitliği ve geniş uygulanabilirliği ile etkileyicidir; çünkü kullanılan alüminyum kompleksi, ısıyla yürütülen kimyasal reaksiyonlar için ortak bir katalizördür. Işık aracılı süreçlere geçiş artık büyük mekânsal kontrol ile çok sayıda yeni reaktiviteyi mümkün kılmak için öngörülüyor.

Işık aracılı reaksiyonlarda mekânsal kontrolün sağlanması, çağdaş organik kimyanın temel zorluklarından biridir. Bu amaçla, genellikle bir reaksiyonda iki farklı katalizör kullanılır: reaktiviteyi başlatan bir foto katalizör, moleküllerin uzaysal düzenlemesini kontrol eden ikinci bir katalizörle uyum içinde çalışır. Aksine, her iki fonksiyonun tek bir katalizör yapısında başarılı bir şekilde entegrasyonu şimdiye kadar yalnızca katalizör ve substrat yapılarına özel tanıma motiflerinin dahil edilmesiyle elde edildi. Bu çalışmada gruplar, reaktiviteyi ve seçiciliği aynı anda düzenleyen bir katalizör sunuyor. Organik moleküllerde yaygın olan fonksiyonel bir grup olan basit ketonlara bağlanarak özel bileşenlere olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Ayrıca katalizör toprakta bol miktarda bulunan alüminyuma dayanmaktadır.