התגלה סוג חדש של קשרי מימן

לאחרונה התגלה סוג חדש של קשרי מימן הנוצרים בין קבוצת בור-מימן לבין מערך אלקטרוני הפאי של טבעת בנזן. קשר המימן הלא-קלאסי הזה ניתן לגילוי במצב הגזי של התרכובת הנוצרת בין דיבוראן לבין בנזן

אטומי מימן. איור: shutterstock
אטומי מימן. איור: shutterstock

[תרגום מאת ד"ר נחמני משה]

לאחרונה התגלה סוג חדש של קשרי מימן הנוצרים בין קבוצת בור-מימן לבין מערך אלקטרוני הפאי של טבעת בנזן. קשר המימן הלא-קלאסי הזה ניתן לגילוי במצב הגזי של התרכובת הנוצרת בין דיבוראן לבין בנזן.

החוקרים Dieter Cremer ו- Wenli Zouמהמחלקה לכימיה חישובית ותיאורטית באוניברסיטה המתודיסטית הדרומית בדאלאס, ארה"ב פעלו בשיתוף פעולה עם כימאים מאוניברסיטת נאנג'ינג בסין במטרה לחקור את התיאוריה של קשרי מימן לא-קלאסיים העשויים להתהוות בין קבוצת בור-מימן (B–H) לבין מבנים אורגניים ולהדגים את פעילותה של מערכת כזו באופן ניסיוני.

קשרים לא-קוולנטיים בין טבעות ארומטיות ומימן הנקשרים לאטומי פחמן, חנקן או חמצן הינם חיוניים בביולוגיה מולקולארית. קשרים אלקטרוסטטיים חלשים אלו הם הבסיס לשלל יחסי גומלין ביו-מולקולאריים בין חלבונים, חומצות גרעין ושאר המולקולות הביולוגיות עליהן מתבססים יצורים חיים. כימאים העוסקים בתחום היישומי והתיאורטי בחנו בפרטי פרטים את הקשרים הללו ופיתחו מודלים ממוחשבים של מערכות מסוג בנזן-הלואלקאן, בנזן-אמוניה וכן בנזן-מים. קשרים מסוג זה, הנמצאים, למשל, במערכות כגון Carborane (וויקיפדיה), הולידו גישה חדשנית לתכנון תרופות בהן קבוצת בור-מימן מגיבה עם קבוצות תורמות מימן הנמצאות בביומולקולות המטרה. אולם, עד היום לא נצפו יחסי גומלין בין קבוצת בור-מימן לבין טבעת ארומטית.

צוות המחקר מציין כי לאור ההתנהגות המוכרת של מערכות כאלו, היינו אמורים לצפות כי האופי האלקטרו-חיובי של אטום הבור היה אמור לגרום לדחייה ולא למשיכה בין תרכובת בור-מימן לבין טבעת ארומטית. יחד עם זאת, הקשר הייחודי בתרכובת דיבוראן עצמה הוא בלתי רגיל, כלומר – שלושה אטומים המחוברים על ידי שני אלקטרונים בלבד. צוות המחקר שיער כי קבוצת הבור-מימן במערכת של דיבוראן עשויה להיות מיוצבת בזכות אטום המימן הטעון חיובית במידה מועטה. החישובים הקוונטיים של צוות המחקר הצביעו על כך כי קשר כזה בדיוק עשוי להתקיים וכי יחסי הגומלין אכן יהיו אלקטרוסטטיים. החוקרים יצרו את הקשר הלא-קלאסי בין דיבוראן לבין קבוצת אריל בתוך תולדה של פוספין המבוסס על תצמיד של אירידיום-דימרקפטו-קרבוראן. תצפית שהתקבלה בעזרת שיטה של השתברות קרני רנטגן חשפה כי המרחק שבין אטום המימן לבין מערכת הפאי של הטבעת הארומטית הוא 2.76-2.40 אנגסטרום, קרוב לתחזיות. החוקרים מציינים כי נראה שהתצמידים הללו יוצרים מערכות של אוליגומרים, כך שהצעד הבא במחקרם יהיה בחינת האפשרות לקבלת מונומרים. בנוסף, החוקרים מתכננים גם לבחון את האפשרות לגרום לקשר הזה לשמש בתור מערכת מיתוג מסוג "כבוי-דלוק".

המערכות השונות בהן מתקיים קשר מימן לא-קלאסי: תחזית ממוחשבת מול תוצאה ניסיונית.
המערכות השונות בהן מתקיים קשר מימן לא-קלאסי: תחזית ממוחשבת מול תוצאה ניסיונית.

תקציר המאמר

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן