Sigma spotyka Pi

Naukowcy w Indiach zweryfikowali eksperymentalnie, że współudział σ-dziury i π–dziury jest odpowiedzialny za utrzymywanie cząsteczek peptydu izotiocyjanianowego razem w jego sieci krystalicznej, prezentując słabe, ale bardzo kierunkowe interakcje w strukturze. Do zrozumienia słabych oddziaływań międzycząsteczkowych, takich jak wiązania wodorowe, odziaływania stakingowe π i interakcje jon-π, niezbędne jest opisanie zależności między strukturą i właściwościami cząsteczek farmaceutycznie ważnych. Przykładem są wysoce reaktywne izotiocyjaniany, które wykazują aktywność antyrakotwórczą.

Rys.1 Przykład tworzenia się międzycząsteczkowych wiązań wodorowych

Struktury kryształu dostępne dla tych związków są rzadkie, więc Tayur N Guru Row i współpracownicy z Institute of Science w Bangalore byli podekscytowani, gdy dowiedzieli się, że Fmoc-Leu-ψ[CH2NCS] przeszedł odwracalne, izomorficzne przejście fazowe po oziębieniu do 100K. To dało wyjątkową okazję do zgłębiania topologii rozkładu ładunku i rodzaju wiązań za pomocą eksperymentalnego modelowania wielobiegunowego. Wykazano, że w tej temperaturze istnieje spiralny łańcuch -N=C=S…N=C=S utworzony z zagięć słabych interakcji pomiędzy S…N i interakcji złożonej z σ – dziury i π – dziury jednocześnie.

σ-dziura jest małą gęstością elektronową, stosunkowo dodatnio naładowanym obszarem przylegającym do elementu σ-związanego z pierwiastkami grup 14-17 układu okresowego. Ładunek dodatni umożliwia, że atomy działają jak kwasy Lewisa i wiążą się niekowalencyjne z donorami elektronów. Tymczasem π-dziury opisują podobny obszar pozytywny prostopadły do części ramy cząsteczkowej. π-dziury były badane teoretycznie, ale do tej pory nie zostały uzyskane dowody eksperymentalne.

Modelowanie gęstości ładunku jest trudnym procesem, tak jak pokazanie regionu naładowanego na atomie siarki jest „trudne i wiele zależy od zastosowanego modelu”. Początkowo model doświadczalny wskazywał na obwód elektrododatni w kierunku prostopadłym do wiązania C=N (π-dziura). Jednak dodatkowe modele teoretyczne sugerują brak jednoczesnej obecności na σ-dziurze.

Dietmar Stalke, ekspert w wysokiej rozdzielczości danych dyfrakcji rentgenowskiej (University of Göttingen , Niemcy) opisuje pracę jako „prawdziwie rozbijające” dodając, że „ten nowy typ wiązania, doświadczalnie, po raz pierwszy, wyjaśnia odwracalne stałe przejście fazowe. „

Grupa Guru Row ma na celu kontynuowanie prac dotyczących oddziaływaniach międzycząsteczkowych z udziałem węgla w materiałach z grup 14-17 układu okresowego.