Algunas moléculas pueden existir en dos formas de imagen especular, similares a nuestras manos. Aunque los llamados enantiómeros tienen propiedades físicas casi idénticas, no son lo mismo. El hecho de que se comporten entre sí como imagen e imagen especular esllamada quiralidad del griego cheiro para la mano. Sin embargo, en la naturaleza, a menudo solo existe un enantiómero, por ejemplo en aminoácidos, ADN o azúcares. Las enzimas que producen estas moléculas son quirales y, por lo tanto, solo producen un tipo de enantiómero.
Esta preferencia de la naturaleza tiene consecuencias de largo alcance. Por ejemplo, los enantiómeros de las drogas pueden tener modos de acción completamente diferentes, como ser tóxicos o pueden ser completamente ineficaces. La industria de alimentos y cosméticos también está interesada en la quiralidad porque las fragancias ylos sabores se perciben de manera diferente según el enantiómero. Por lo tanto, los químicos a menudo intentan producir solo un enantiómero o, si esto no es posible, separar mezclas de enantiómeros.
Para distinguir los enantiómeros entre sí, los químicos usan luz polarizada porque los enantiómeros rotan el plano de la luz polarizada en direcciones opuestas. La ruptura o formación de enlaces químicos tiene lugar en una escala de tiempo muy corta, es decir, dentro de unos pocos femtosegundos cuadrillonésimos deun segundo. Con las mediciones existentes, no ha sido posible controlar la quiralidad en tan cortos períodos de tiempo y, por lo tanto, seguir un proceso químico.
Comprender las reacciones de las moléculas quirales
Los investigadores dirigidos por Hans Jakob Wörner, profesor del Departamento de Química y Biociencias Aplicadas, ahora han desarrollado un nuevo método para observar los cambios en la quiralidad directamente durante una reacción química en tiempo real. Los investigadores han generado pulsos láser de femtosegundo, con sastre-hizo una polarización que varía temporalmente, que son quirales. Este nuevo enfoque les permitió por primera vez alcanzar simultáneamente la sensibilidad necesaria a la quiralidad y la resolución de tiempo.
En su experimento, que los científicos informaron en la revista científica PNAS , excitaron la molécula quiral gaseosa R -2-yodobutano con dos pulsos de láser ultravioleta ultracortos. La excitación provocó la ruptura del enlace entre el carbono y el yodo. En este proceso, el radical 2-butilo se forma inicialmente enuna conformación quiral, que pierde rápidamente su quiralidad. Con la ayuda de los pulsos láser polarizados recientemente desarrollados, pudieron seguir en vivo cómo desaparece la quiralidad después de la ruptura del enlace debido a la escisión del átomo de yodo.
Este nuevo método también se puede aplicar a la fase líquida o sólida para observar los cambios extremadamente rápidos en la quiralidad molecular, como dicen los científicos. La posibilidad de hacer que los procesos fotoquímicos quirales sean directamente accesibles en escalas de tiempo tan cortas ahora hace posible mejorarcomprender las reacciones de las moléculas quirales. Esto podría facilitar el desarrollo de métodos nuevos o mejorados para la producción de compuestos enantioméricamente puros.
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Materiales proporcionado por ETH Zúrich . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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