光激发合成化学的新变化

光诱导围绕中心键旋转庞大基团的分子可以开发成光激活生物活性系统、分子开关等。北海道大学的研究人员在药学院助理教授 Akira Katsuyama 和 Satoshi Ichikawa 教授的带领下，通过制造一类新的分子来扩展合成化学的工具包，这些分子可以在与光相互作用时诱导发生内旋转。人们认为类似的过程在一些自然生物系统中很重要。

合成版本可用于在分子计算和传感技术或包括药物在内的生物活性分子中执行光化学转换功能。他们的报告正在《自然化学》杂志上发表。

“实现像我们这样的系统一直是光化学领域的一项重大挑战，”胜山说。“这项工作为分子操纵的新兴领域做出了重要贡献。”

通过检查一些天然蛋白质，我们深入了解了光显着改变分子构象的可能性。其中包括眼睛视网膜中的视紫红质分子，它们在将光转化为电信号从而在大脑中产生视觉方面发挥着至关重要的作用。关于光能的吸收如何引起视紫红质分子执行其生物功能所需的部分扭曲重排的细节正在浮出水面。

“在合成系统中模仿这一点可能会产生具有多种潜在应用的分子级开关，”Katsuyama 解释道。

北海道团队的一项关键创新是实现分子基团围绕一系列化学键的光诱导(即光驱动)旋转，这些化学键将氮原子与其他键合的碳原子结合在一起。

通过将含有元素周期表中“硫族”元素族(特别是硫或硒)的原子的分子成分添加到简单的有机分子(酰胺化合物)中，可以实现旋转特性。这为合成光诱导旋转系统带来了新的控制水平和多功能性。

一些围绕中心键旋转的化学基团相对较大，基于六个键合碳原子的环。这促进了分子开关系统实际应用中可能需要的大规模分子变化。

除了展示光引起的变化之外，该团队还进行了理论计算，深入了解了重排进行的可能机制。该团队还探讨了温度对转变的影响。理论和实验工作的结合应该有助于指导未来的研究探索和控制对已实现的系统的修改。

“我们的下一个研究重点是我们的方法制造光激活的新生物活性分子的潜力。这些可以应用于生物研究或可能开发为药物，”Ichikawa 总结道。

使用光激活构象变化可以控制变化发生的地点和时间。这对于生物系统中的精确靶向应用(包括最终的治疗可能性)至关重要。

该研究的一个版本可在期刊ChemRxiv预印本服务器上找到。