Los investigadores de la Universidad Carnegie Mellon han utilizado la espectroscopía vibracional de resonancia nuclear para sondear los enlaces de hidrógeno que modulan la reactividad química de enzimas, catalizadores y complejos biomiméticos. La técnica podría conducir al desarrollo de mejores catalizadores para su uso en una amplia gama de campos.Los hallazgos se publicaron como un "Documento muy importante" en la edición del 3 de diciembre de Angewandte Chemie y aparece en la contraportada del diario.
Los enlaces de hidrógeno se encuentran entre las interacciones más fundamentales que se encuentran en biología y química. Son responsables de muchas de las propiedades químicamente importantes del agua, de la estabilización de las estructuras de proteínas y ácidos nucleicos, incluidas las que se encuentran en el ADN y el ARN, y contribuyena la estructura de polímeros naturales y sintéticos.
La investigación ha demostrado que los enlaces de hidrógeno juegan un papel importante en el ajuste de la reactividad de los centros metálicos de las metaloenzimas y los catalizadores que contienen metales. Sin embargo, se ha realizado poca investigación para demostrar experimentalmente cómo los cambios sistemáticos a los enlaces de hidrógeno dentro de la esfera de coordinación secundaria -Las moléculas que se encuentran en las proximidades de los centros metálicos que no tienen interacciones de enlace directo con el centro influyen en la actividad catalítica.
En catálisis, las enzimas o los catalizadores sintéticos estimulan una cadena de reacciones químicas que producen una serie de estructuras o especies intermedias. Comprender esas estructuras y sus propiedades químicas es clave para comprender toda la reacción.
"Entender a fondo la reactividad química del intermedio reactivo es un paso clave para determinar cómo diseñar catalizadores altamente eficientes y selectivos para la funcionalización de CH", dijo Yisong Guo, profesor asistente de química en Carnegie Mellon y autor principal del estudio ".En el caso de las enzimas activadoras de dioxígeno, los intermedios clave de la catálisis son las especies de hierro-oxo Fe-O e hierro-hidroxo Fe-OH, que participan en procesos biológicos importantes, como la biosíntesis de ADN, la reparación de ADN y ARN, modificación postraduccional de proteínas, biosíntesis de antibióticos y degradación de compuestos tóxicos ".
Guo y sus colegas utilizaron la espectroscopía vibracional de resonancia nuclear 57Fe NRVS, una técnica basada en radiación sincrotrón recientemente desarrollada, para detectar la frecuencia vibratoria de las unidades Fe-O y Fe-OH de complejos sintéticos que interactúan con la esfera de coordinación secundaria a través del hidrógenoLos cambios en las frecuencias revelaron información valiosa sobre las fuerzas de enlace de estas unidades y además proporcionaron una medida cualitativa de la fuerza del enlace de hidrógeno.
"Esto demostró que NRVS es una técnica sensible para detectar cambios muy pequeños en la fuerza del enlace de hidrógeno, hasta los cambios de un solo enlace de hidrógeno. Esto nos proporciona un nuevo método para conectar los cambios en la fuerza del enlace de Fe-O yFe-OH unidades a su reactividad química ", dijo Guo.
Guo dice que este estudio es una prueba de concepto para usar NRVS para sondear enlaces de hidrógeno. Él planea continuar usando este método para estudiar más especies de hierro-oxo e hierro-hidroxo en complejos sintéticos y enzimas para construir elcantidad de datos disponibles para correlacionar la reactividad química de estas especies con los cambios de las interacciones de enlaces de hidrógeno, con la esperanza de que esa información pueda usarse para desarrollar catalizadores más eficientes y efectivos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Carnegie Mellon . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :