Controlar la disposición espacial de los fragmentos moleculares durante su ensamblaje en arquitecturas complejas es un desafío con muchas implicaciones en la química terapéutica y la ciencia de los materiales. En un estudio publicado en Chemical Science, los químicos juegan Tetris con ladrillos moleculares simples para formar ensamblajes supramoleculares complejos con un notable nivel de control estereoquímico.
Tetris de 8 ladrillos básicos simples para formar a través de puentes disulfuro (en amarillo) un edificio supramolecular complejo que contiene 16 elementos estereoquímicos.
© Laurent Vial
Desde las drogas hasta los materiales, la disposición espacial precisa de los diferentes átomos (Un átomo (del griego ατομος, atomos, “que no puede ser…) que componen una molécula (Una molécula es un conjunto químico eléctricamente neutro de al menos dos átomos, que…) o un conjunto de moléculas es un parámetro crucial (Un parámetro es en sentido amplio una información a tener en cuenta…) que gobierna ( Una superficie de control es una superficie móvil que actúa en el aire o en el agua utilizada para controlar una…) propiedades. hablando de las características estereoquímicas de las moléculas, cuyo control durante la síntesis es fundamental. El ejemplo más elocuente son los biopolímeros como el ADN y las proteínas, cuyas propiedades de plegamiento y funciones están dictadas en gran medida por las características estereoquímicas de las unidades (nucleótidos y aminoácidos) que los constituyen. Sin embargo, lo que la naturaleza parece hacer con tanta facilidad, resulta ser un auténtico rompecabezas en química (La química es una ciencia natural dividida en varias especialidades, para…) síntesis. Deben implementarse estratagemas catalíticas y pasos de purificación complejos para controlar la estereoquímica de (macro)moléculas sintéticas.
En este contexto, químicos del Institut (Un instituto es una organización permanente creada para un propósito determinado. Es…) de química molecular y supramolecular y de bioquímica (La bioquímica es la disciplina científica que estudia las reacciones químicas que tienen lugar…) (CNRS/Universidad Claude Bernard) y el Instituto de Ciencias Moleculares de Marsella (CNRS/Aix (AIX es el sistema operativo similar a UNIX de IBM. AIX es el acrónimo de Advanced…) Universidad de Marsella) han desarrollado recientemente el punto (Graphie ) una estratagema biomimética para construir edificios supramoleculares complejos a partir de ladrillos básicos de geometría simple (la geometría es la parte de las matemáticas que estudia las formas del espacio…). Muestran que se puede lograr un nivel excepcional de control estereoquímico programando cómo encajan estos bloques de construcción moleculares. Un poco como un juego de Tetris, pero donde los enlaces no direccionales y las interacciones entre los ladrillos actúan como un algoritmo de apilamiento. Cada nuevo ladrillo encaja en el edificio supramolecular en crecimiento de acuerdo con un arreglo guiado por su vecino ya presente. En términos concretos, los componentes básicos utilizados son moléculas cíclicas capaces de formar puentes disulfuro entre ellas. Esta interacción (Una interacción es un intercambio de información, afectos o energía entre dos agentes dentro de…) y la minimización del estorbo espacial entre los ladrillos consecutivos rigen su apilamiento.
Este estudio, publicado en la revista Chemical Science, podría, por ejemplo, ayudar a los biólogos moleculares a explorar la propagación de información estereoquímica a través de los puentes disulfuro que estructuran las arquitecturas de las proteínas (Architectures es una serie documental propuesta por Frédéric Campain y Richard Copans,…). Más generalmente en química supramolecular, abre el camino a la producción de arquitecturas polifuncionales con una estructura perfectamente controlada a partir de bloques de construcción simples.
Referencia
Autoensamblaje de bloques de construcción aquirales en ciclofanes quirales mediante interacciones no direccionales
Y. Zhang, B. Ourri, P.-T. Skowron, E. Jeamet, T. Chetot, C. Duchamp, A. M. Belenguer, N. Vanthuyne, O. Cala, E. Dumont, P. K. Mandal, I. Huc, F. Perret, L. Vial, J. Leclaire.
química ciencia 2023.
https://doi.org/10.1039/D3SC01235B