Łatwiejsze wykrywanie związków chiralnych

Ilustracja: Melanie Schnell/CFL

Fizycy z Uniwersytetu Harvarda opracowali technikę wykrywania związków chiralnych, która znacząco może uprościć jeden z najtrudniejszych procesów w chemii analitycznej, jakim jest rozdzielanie mieszanin chiralnych. Jest to równocześnie bardzo ważne ponieważ w biologii często tylko jeden enancjomer jest czynny, a drugi nie działa lub jest toksyczny.

Profesor fizyki John Doyle i Dr Melanie Schnell z Center for Free-Electron Laser Science (CFEL) w Hamburgu opracowali system oparty na precyzyjnie dobranych polach mikrofalowych identyfikujący enancjomery i określający ich ilość w mieszaninie.

Popularnym sposobem rozróżniania związków chiralnych jest przepuszczanie przez ich roztwór światła spolaryzowanego. Jeden z enancjomerów odchyla płaszczyznę tego światła w lewo, drugi w prawo, stąd mowa o odmianach lewo- i prawoskrętnych. Metodę tę można stosować tylko do ciekłych próbek i jest trudna do zastosowania przy mieszaninie kilku tego typu związków. Czasem dochodzi do takich sytuacji, że np. w próbce krwi jest lewoskrętna wersja niektórych substancji i prawoskrętna innych (lewoskrętna alanina i prawoskrętny kwas cytrynowy). Tak naprawdę, gdy są w roztworze więcej niż 3 czynne optycznie substancje, polarymetria optyczna jest bezużyteczna.

W nowej metodzie wykorzystywany jest moment dipolowy cząsteczek wchodzących w oddziaływanie z zewnętrznym polem elektrycznym. Cząsteczki chiralne rotują w przeciwnych kierunkach, gdy są poddawane polu mikrofalowemu. Naukowcy przeprowadzili eksperyment, w którym gazową próbkę wprowadzono do specjalnej komory i schłodzono do -226 st. C. Tak oziębione cząsteczki gazu oddziaływały z precyzyjnie dobranym polem mikrofalowym, co spowodowało wprowadzenie ich w ruch wirowy i wtórną emisję promieniowania mikrofalowego, którą zmierzono i na tej podstawie określono, czy mamy do czynienia z lewo- czy prawoskrętną odmianą substancji.

Metodę przetestowano na propan-1,2-diolu i określono obecność i stosunek ilościowy jego odmian chiralnych. W przyszłych badaniach naukowcy mają nadzieję na rozbudowanie wspomnianej metody o możliwość rozdzielania enancjomerów.

(pj)