Rad ruđerovaca istaknut na naslovnici 'Dalton Transactions'
Znanstvenici Instituta Ruđer Bošković (IRB) u suradnji s kolegama s Instituta za medicinska istraživanja i medicinu rada objavili su publikaciju u kojoj opisuju ferocenski pseudopeptidni kirooptički prekidač. Rad je objavljen u časopisu Dalton Transactions (IF= 4.2), te je posebno istaknut na unutarnjoj naslovnici. Dodatno priznaje autorima odalo je uredništvo časopisa koje je ovaj rad uvrstilo među deset posto istaknutih istraživanja u ovom tromjesečju u kategoriji 'vrućih' radova.
Molekulski prekidači su najjednostavniji oblik molekulskih strojeva i funkcioniraju jednako kao i mehanički prekidači. Osnovno svojstvo molekulskih prekidača je mogućnost da molekula postoji u dva stabilna stanja koja mogu prelaziti iz jednog u drugo pod utjecajem vanjskog podražaja.
Najčešći podražaji koji mogu izazvati promjenu prekidača iz jedno u drugo stanje su svjetlost, toplina, tlak, magnetska ili električna polja, promjena pH ili kemijske reakcije. Molekulski prekidači su relevantni za proces minijaturizacije tehnologije i razvoj materijala za pohranu podataka na molekulskoj razini. Osim spomenutog, molekulski prekidači se mogu koristiti kao senzori, kada je cilj prema odzivu prekidača dobiti informaciju o podražaju koji ga je izazvao. Najosnovniji i najpoznatiji primjer molekulskog prekidača su pH indikatori.
Podvrsta molekulskih prekidača su kirooptički prekidači kod kojih dolazi do promjene kiralnosti koja se najčešće detektira interakcijom s polariziranim svjetlom tj. kirooptičkim metodama poput CD spektroskopije. Kirooptički prekidači mogu biti molekule ili agregati koje na podražaj reagiraju promjenom svoje molekulske tj. supramolekulske kiralnosti. Autori rada su u ovoj publikaciji opisali ferocenski kirooptički prekidač, kod kojega se reverzibilna promjena konformacije može izazvati pomoću izmjene otapala ili dodatkom kiseline u sustav.
Ferocenski kirooptički prekidači su u literaturi vrlo rijetki, što je neobično jer se ferocen nameće kao logičan izbor za prekidač pošto može funkcionirati kao molekulska osovina pomoću dva ciklopentadienska prstena koji rotiraju oko željeza, te apsorbira u vidljivom dijelu elektromagnetskog spektra. Slobodnu rotaciju ferocena može se zakočiti uvođenjem supstituenata koji formiraju nekovalentne interakcije. Navedeno je u ovom radu postignuto korištenjem kiralnih amida, koji međusobno tvore vodikove veze, kao supstituente na oba ferocenska prstena.
Promjena ferocenske konformacije očituje se inverzijom predznaka karakterističnog CD signala pri 485 nm koji je povezan s P odnosno M kiralnom konformacijom ferocenske skupine. U svrhu tumačenja opisanog ponašanja provedeni su DFT računi za računanje najstabilnijih konformacija te kristalizacija proučavanog prekidača. Strukture dobivene difrakcijom na monokristalu te računima ponudile su dobru osnovu za objašnjavanje konformacije prekidača u otopini.
Objavljeno istraživanje inspirirano je prethodnim radom na rodijevim katalizatorima za enantioselektivno hidrogeniranje kod kojih ligandi formiraju strukture sličnih geometrija. Proučavanje strukture u otopini kod ovakvih sustava može dati uvid u supramolekulske strukture postojećih katalizatora te omogućuje dizajn novih katalizatora. Kombinacija molekulskih prekidača s katalizom omogućila bi dizajn katalizatora kod kojih je moguće promjenom uvjeta u kojima se odvija reakcija odrediti geometriju produkta te druge mogućnosti kontroliranog utjecaja na tijek katalize.
Inside front cover, Dalton Trans., 2021,50, 4418-4418
Ova istraživanja provedena su u okviru projekta Hrvatske zaklade za znanost putem projekta "Minimalni umjetni enzimi" (IP-2014-09-1461 i DOK-2015-10-2072) te projekta "CAT Pharma" (KK.01.1.1.04.0013) financiranog "Ulaganjem u znanosti i inovacije (UZI) Europskoga fonda za regionalni razvoj. Projekt u okviru poziva "Ulaganje u znanost i inovacije" financira se u sklopu Operativnoga programa Konkurentnost i kohezija 2014. - 2020., a za njegovu provedbu u Republici Hrvatskoj (RH) nadležno je Ministarstvo znanosti i obrazovanja.
