科學家們在一項新的研究中證明，碳基分子可以比以前認為的更加動態。當一個碳原子與不同的基團形成四個鍵時，該分子可以以兩種鏡像形式存在。這些鏡像形式在醫學上是至關重要的，因為它們具有不同的生物活性。

通常情況下，這些”對映體”之間是不可能相互轉換的，因為這樣做需要打破一個鍵，這個過程需要太多的能量。

來自杜倫大學和約克大學的研究人員證明，如果手性中心是動態分子籠結構的一部分，那麼分子籠的簡單重新排列就能導致分子的鏡像形式的反轉。

一個由@SciCommStudios製作的動畫，顯示了氟代巴拉蘭及其金屬複合物中sp3-C立體化學的動態反轉。

通過這種方式，通常被認為是固定和剛性的碳基立體化學變得動態、通感和反應性–這是以碳為中心的手性的新範式。

這些發現將於今天（2023年3月13日）發表在《自然-化學》雜誌上。

該分子籠的結構中有九個碳原子，它們被一對碳-碳雙鍵和一個三元環丙烷環固定在一起。這種鍵的組合使結構中的一些鍵可以自發地相互交換位置。

項目首席研究員，達勒姆大學的Aisha Bismillah博士說。”我們的動態碳籠極快地改變其形狀。它們每秒在其鏡像結構之間來回跳動數百萬次。看到它們適應環境的變化，確實很了不起。”

除了發現這種獨特的動態形式的立體化學相互轉換外，研究人員還證明了籠子的偏好可以傳遞給附近的金屬中心，這為這種類型的反應性手性可能在催化和生物醫學應用的手性分子合成中找到用途提供了可能。

約克大學的Paul McGonigal博士在思考這些結果是如何顛覆既定觀念時說。”我們的動態碳籠與其他分子和離子相互作用的方式很吸引人。籠子適應了，給出了具有’最適合’的鏡像結構。”

“我們希望，在適當的時候，這種耐人尋味的鍵合概念將被發現應用於其他情況，並有可能被用來支撐更多動態分子材料的新應用。”