Rotaxaan zet structuur vast in gewenste stand

UvA-onderzoekers hebben een manier gevonden om complexe organische moleculen vast te zetten in elke gewenste conformatie, of hooguit een beperkte selectie uit alle mogelijke conformaties. Zo kunnen ze die moleculen op hun gemak analyseren met hoge-resolutie elektron-excitatiespectroscopie.

In het nummer van Angewandte Chemie dat op 11 april verschijnt, is dit onderzoek een van de ‘highlights’.

Hoge-resolutie elektron-excitatiespectroscopie is een methode om een indruk van de structuur van een organisch molecuul te krijgen. Zo kun je bijvoorbeeld achterhalen hoe veel energie er nodig is om van de ene naar de andere conformatie te gaan. Om het molecuul rustig te krijgen, en zo scherp mogelijke spectraallijnen te krijgen, meet je bij een temperatuur vlak boven het absolute nulpunt. Bij moleculen met een langgerekte structuur en een groot aantal vrijheidsgraden gaat dit echter mis: je vriest als het ware alle mogelijke conformaties tegelijk in, zodat ook de spectraallijnen van al die conformaties door elkaar gaan lopen.

Samen met de University of California (Santa Barbara), de University of Edinburgh en de Università di Bologna heeft de groep van prof. Wybren Jan Buma (Moleculaire Fotonica) nu een serie ‘moleculaire chaperonnes’ ontwikkeld. De chemie is afgeleid van die van zogeheten rotaxanen, dat zijn moleculaire ringen die los rond een draadvormig molecuul zitten.

In dit geval is het te onderzoeken molecuul de ‘draad’. Je schuift er een ring omheen die zo is gevormd dat hij het monster in de gewenste stand dwingt. Dat kan zelfs een stand zijn die energetisch zo ongunstig is dat hij ‘in de vrije natuur’ niet kan bestaan. Vervolgens koel je het geheel af, en pas dan schiet je met een laserpuls de ring kapot.

De vorm van de ringen is relatief eenvoudig aan te passen. In Edinburgh zijn zelfs al synthetische methodes ontwikkeld waarmee chaperonnes op maat zijn te maken voor nagenoeg elk ‘lineair’ molecuul. De onderzoekers verwachten dat de nieuw ontwikkelde techniek een grote rol zal gaan spelen in het ontrafelen en controleren van de structurele dynamica van complexe moleculaire systemen.

bron: FOM