形成手性中心的实时监控

第一次,研究人员测量了住在单分子水平形成手性债券。方法可以发现未知的反应机制enantiospecific反应,这是目前很困难和费时,”解释了材料化学家Sascha Feldmann来自美国哈佛大学,他没有参与这个项目。

化学性质的检测手性通常涉及宏观测量。说,[这]ensemble-averaged带来的结果雪峰郭从北京大学,中国。现在,郭的团队已经开发出一种实时监控个人手性中心的形成。

“这是第一次这样一个复杂的反应是原位监测,实时在单分子水平,”郭说。他指出,提供的前所未有的细节技术允许团队描述和理解完全不同的反应步骤。

为此,郭敬明的团队使用石墨烯分子连接——一种微观的电子组件。“[他们]被视为电阻,”郭先生解释说。“基本设备架构是一个electrode-molecule-electrode三明治结构。

任何化学变化综合分子引起结电阻的变化,检测到的连续电流测量。

在郭敬明的实验中,“夹”分子与马来酰亚胺functionalised,一个典型的底物在不对称迈克尔补充。当阴离子的3-dicarbonyl攻击马来酰亚胺化合物——迈克尔受体形成一个手性中心。实验的设计意味着研究者可以告诉这对映体组成。

不同对映体的检测是可行的,因为chirality-induced spin-selectivity效应(cis)。“独联体被发现…大约二十年前,“Feldmann解释道。这是基于这样的观察:电流的电子成为spin-polarised通过手性介质。在新的工作中,这是用于检测反应的手性产品和中间体原位,Feldmann补充道。

对映体[将]显示相同的电阻没有自旋注入,”郭说。“采用cis效应使手性可衡量的。

确定准确的立体定向结构的反应中间体,研究人员准备不同的分子连接控制实验。被锚定分子与手性单分子检测设备配置,spin-polarised当前可以确定手性信息的测量,郭先生解释说。最终,这些作业被额外的测量证实,(包括)非弹性电子隧穿谱和理论计算,“Feldmann解释道。

此外,实验提供了强大的cis效应的机理和起源的证据,确凿最近报道的理论。单分子结的体系结构提供了实验支持所谓的“spinterface理论”,[和]更好地理解cis效应的机制,“Feldmann解释道。这种观点表明效果出现在电极之间的界面交互和手性分子。模拟基于spinterface理论显然配合新的实验数据,因此“(澄清)有争议的cis的机理效果,(使我们)可逆变化的手性化学反应原位,”郭说。

根据Feldmann,这最终功能可能有一天被用来控制反应的立体化学的结果,没有助剂或手性催化剂。这活跃chirality-induction模式,可以节省大量的资源,使以前无法进入的合成产品,”他说。

近而言,这项技术能够提供改进的分析在化学反应的手性变化。郭认为这项技术可能导致的发现的大量微观的个人信息,包括手性的传播和放大机制,和不对称的进化反应在分子尺度”。Feldmann指出,这些发现可以直接帮助制药行业生产药物更有效。