创新技术揭示了具有轴向和平面手性的独特化合物的结构

来自日本的科学家报告了他们革命性的晶体学技术已经确定了具有轴向手性和平面手性的分子的立体化学在这里,经典的方法都失败了。

一个由Makoto Fujita东京大学的一项研究吸引了化学学界的注意几年前当他们报告了一种能够分析化合物而不需要首先使它们结晶的晶体学技术。

x射线晶体学是确定分子结构的独特之处,为用户提供电子密度图,从而获得化合物的图像。然而,直到最近,它需要经常艰苦的生长高质量的单晶化合物。有了藤田的水晶海绵法,情况就不必如此了。一个晶体宿主金属有机框架(MOF)在其孔内吸收目标分子,并在框架晶格内排列访客,允许使用x射线衍射对其进行分析。这扩大了可以用该技术分析的化合物的范围,最令人印象深刻的是,它甚至可以提供液体的晶体结构。

用结晶海绵法测定了轴手性(S)-2 (l)及其对映体(R)-2 (R)的晶体结构

现在,Fujita和同事报告说,他们的晶体海绵技术提供了一种非常需要的方法来可靠地确定一系列手性化合物的立体化学。事实上,具有轴向和平面手性的化合物在催化不对称合成中有实际应用,然而,确定这些化合物的绝对结构是具有挑战性的。值得注意的是,通过确定分子的晶体结构,他们的方法首次确定了一种绝对结构仍然未知的化合物的立体化学。虽然该团队此前曾暗示过他们的方法在这方面的潜力,但他们现在报告了这一前所未有的成功,同时也展示了他们技术的新范围。

研究小组用高效液相色谱法分离了手性靶标的外消旋混合物。随后将其结晶海绵浸泡在对映体纯样品中,数量低至微克,鼓励客体吸收和框架扭曲。“这份报告最吸引人的方面之一是,在结合手性客体后,非手性晶体海绵能够经历单晶到单晶的转变,”评论道Jon Clardy他是美国哈佛大学的化学生物学家,并没有参与这项研究。

熟能生巧

不幸的是,许多研究小组复制这种方法的成功率更低——继藤田2013年之后自然报告,2、3很明显,尽管基于一个简单的原理,但将这项技术付诸实践绝非易事。当我们发表了我们的自然藤田解释说:“两年前,我们还不确定这项技术的范围和局限性。”“我们后来发现,只有当客人高度集中时,才能获得高质量的数据。”对于每个感兴趣的分子,都需要仔细优化浸泡条件来实现这一点,就像在合成有机化学中调整反应条件一样,不存在通用的条件集。藤田相信,随着其他人在优化必要条件以获得各种目标的高客人入住率方面积累经验,这项技术将成为普遍做法。他补充说,他团队中的新人通常需要几个月的时间才能熟练掌握这项技术。

“演示水晶海绵方法的应用激发了人们对进一步探索的梦想,”他说盖Ramadhar他是克拉迪在哈佛大学研究小组的博士后。他认为,下一个关键步骤将是设计新的海绵,扩大该方法的范围和通用性。在对已有的或新开发的用于该方法的MOF进行可行性测试时,应向财政部的研究人员发出号召。我们已经亲自涉足了财政部的设计,并计划很快报告我们的努力。”