Наблюдения за изменением хиральности молекул в реальном времени

Некоторые молекулы могут существовать в двух зеркальных формах, похожие на наши руки. Хотя такое так называемое энантиомеры имеют практически идентичные физические свойства, они не совпадают. Тот факт, что они ведут себя друг с другом, как изображения и зеркальное изображение называется хиральностью (от греч его за руку). В природе, однако, часто только один энантиомер существует, например аминокислотами, ДНК и сахаров. Ферменты, которые производят эти молекулы сами являются хиральными и поэтому производят только один тип энантиомера.

Это предпочтение природы имеет далеко идущие последствия. Например, энантиомеров лекарственных веществ могут иметь совершенно различные режимы действий, таких как токсичные или может быть полностью неэффективным. Пищевой и косметической промышленности также заинтересованы в хиральности, потому что ароматы и вкусы воспринимаются по-разному в зависимости от энантиомера. Поэтому химики часто пытаются произвести только одного энантиомера или, если это невозможно, для разделения смесей энантиомеров.

Чтобы различить энантиомеры друг от друга, химики используют поляризованный свет, потому что энантиомеры вращают плоскость поляризации света в противоположных направлениях. Разрыва или образования химических связей происходит на очень короткий промежуток времени, а именно в течение нескольких фемтосекунд (quadrillionths секунды). С существующими измерениями, не было возможности контролировать хиральность в такие короткие промежутки времени, и таким образом следить за химическим процессом.

Понимание реакций хиральных молекул

Исследователей под руководством Ганса Якоба Вернера, профессор кафедры химии и прикладных бионаук, уже разработали новый метод наблюдения за изменением хиральности непосредственно в ходе химической реакции в режиме реального времени. Исследователи генерируемых фемтосекундными лазерными импульсами, с индивидуальными временно разной поляризации, которые сами являются хиральными. Этот новый подход позволил впервые для одновременного достижения необходимой чувствительности к хиральности и временным разрешением.

В своем эксперименте, который ученые сообщили в научном журнале PNAS, они возбуждаются газообразными хиральные молекулы (Р)-2-iodobutane с двумя ультра-коротких ультрафиолетовых лазерных импульсов. Возбуждение вызвало связь между йодом и углерода для того чтобы сломать. В этом процессе, 2-бутил-радикал, первоначально формируется в хиральных конформации, которая быстро теряет свою хиральность. С помощью недавно разработанной поляризованных лазерных импульсов, затем они имели возможность наблюдать, как хиральность исчезает после перерыва облигаций связано с расщеплением атома йода.

Этот новый метод также может применяться в жидкой или твердой фазы того чтобы наблюдать чрезвычайно быстрые изменения в молекулярной хиральности, как утверждают ученые. Возможность создания хиральных фотохимические процессы непосредственно работает на таких коротких временных масштабах теперь позволяет лучше понять реакции хиральных молекул. Это может способствовать разработке новых или усовершенствованных методов производства enantiomerically чистых соединений.

сделать разницу: спонсорские возможности