TWOJA PRZEGLĄDARKA JEST NIEAKTUALNA.
Wykryliśmy, że używasz nieaktualnej przeglądarki, przez co nasz serwis może dla Ciebie działać niepoprawnie. Zalecamy aktualizację lub przejście na inną przeglądarkę.
Dr inż. Mikołaj Janicki oraz dr hab. inż. Rafał Szabla z Wydziału Chemicznego odkryli zupełnie nową klasę reakcji chemicznych o wyjątkowym znaczeniu w chemii cząsteczek bioorganicznych. Swoje wyniki opisali w prestiżowym „Angewandte Chemie International Edition”.
Odkrycie naszych chemików kwantowych z Instytutu Materiałów Zaawansowanych, opisane w publikacji „Chalcogen bonds enable efficient photoreduction of sulfur-containing heterocycles” (Wiązania chalkogenowe umożliwiają skuteczną fotoredukcję heterocykli zawierających siarkę), 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 Rafał Szabla z W3.
Naukowcy z Wydziału Chemicznego PWr jako pierwsi wykazali, że tego typu procesy mogą być umożliwione przez wyjątkowy rodzaj 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 – mówi dr 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) pomiędzy atomami siarki, obie te struktury chemiczne tworzą stabilną parę molekuł. – Taki kompleks chemiczny jest niereaktywny chemiczne – tłumacz dr 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, z którym badacze z W3 opublikowali w 2020 r. wspólną pracę w „Nature”.
– 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 – dodaje dr Rafał Szabla. – Ich prowadzenie było możliwe dzięki środkom pozyskanym przez dr. Janickiego w ramach grantu Preludium od Narodowego Centrum Nauki (NCN) oraz dzięki wykorzystaniu mocy obliczeniowej naszego Wrocławskiego Centrum Sieciowo-Superkomputerowego (WCSS).
Dr Szabla i dr Janicki podkreślają, 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 – zauważają badacze z W3.
„Angewandte Chemie International Edition”, w którym ukazała się publikacja z PWr, to jedno z najbardziej prestiżowych i wpływowych czasopism naukowych zajmujących się tematyką związaną z chemią. – Rzadko jednak są tu publikowane artykuły czysto obliczeniowe czy teoretyczne, a często badania opisujące wyniki osiągnięte przez kilka zespołów naukowych – mówi dr Rafał Szabla. – Warto więc tym bardziej podkreślić, że w naszym przypadku w przygotowanie publikacji zaangażowanych było jedynie dwóch autorów i obaj są z Politechniki Wrocławskiej.
