Dəmir və oksigen insan bədənində baş verən bir çox vacib proseslərdə qarşılıqlı təsir göstərir. Ən məşhur nümunə hemoglobindir, burada dəmir dioksigeni bağlayır, yəni iki oksigen atomu birləşir və oksigen qan dövranı vasitəsilə daşına bilir.

Dəmir həmçinin dəmir oksoları kimi tanınan yüksək reaktiv birləşmələr əmələ gətirir. Bu birləşmələr, dərmanların parçalanmasına kömək edən qaraciyər fermentləri tərəfindən həyata keçirilən reaksiyalar da daxil olmaqla, digər bioloji funksiyalarda iştirak edir.

Dəmirdən kənarda oksigen kimyasını araşdırmaq

Rays Universitetinin kimyaçısı Raul Hernández Sanchez, oksigenin dövri cədvəlin alt hissəsində tapılan fərqli bir metal qrupu ilə oxşar birləşmələr əmələ gətirə biləcəyini bilmək istəyirdi. Bunlar f-blok metalları kimi tanınır. Lanthanidlər yuxarı sıranı, aktinidlər isə onların altında yerləşir.

Hernández Sánchez, lantanoidlərin oksigeni düzgün şəkildə bağlaya biləcəyi təqdirdə yüksək reaktivliyə malik lantanid okso birləşmələri yarada biləcəyini irəli sürdü. Bu cür molekullar potensial olaraq dəmir oksolarına sintetik alternativ kimi xidmət edə və kiçik molekullu kimyaçılara biologiya ilə əlaqəli reaksiyaları öyrənmək üçün yeni vasitələr verə bilər.

Əsas maneə yolunda dayanırdı. F-blok metallarının, xüsusən də lantanoidlərin, pi qarşılıqlı təsirləri vasitəsilə oksigen kimi kiçik molekullarla qarşılıqlı təsir göstərdiyinə inanılmırdı. Bu qarşılıqlı təsirlər zülallar da daxil olmaqla bir çox bioloji materiallarda vacibdir.

Amerika Kimya Cəmiyyətinin Jurnalında dərc olunmuş bir araşdırmada Hernández Sánchez və həmkarları dioksigenin lantanoid metalı olan neodim ilə pi qarşılıqlı təsirləri yaratmasına imkan verən bir üsul barədə məlumat veriblər. Bu proses lantanoid okso birləşmələrinin yaradılmasını mümkün edib.

Neodim üçün molekulyar səbət

Kimya üzrə dosent Hernández Sánchez dedi: “Bir neçə il əvvəl hazırladığımız bir ligand platformamız var idi. Bunu metalları tutmağa və müəyyən növ birləşmələri təşviq etmək üçün onları yerləşdirməyə imkan verən bir səbət kimi düşünə bilərsiniz.”

Hər molekulyar səbət tək bir f-blok metal atomunu yerləşdirmək üçün kifayət qədər böyük idi. Tədqiqatçılar bu səbətlərdən ikisini bir-birinə qarşı yerləşdirdilər. Aralarında iki neodim atomunu birləşdirən dioksigen molekulu da daxil olmaqla altı atom düzülmüşdü.

Bu tənzimləmə, alimlərə metalların mövqelərini dəqiq tənzimləmək üçün bir yol təqdim edərək, oktakororant ligand mühiti yaratdı.

“Lanthanid ligand səbətimizə daxil olduqdan sonra, misli görünməmiş şəkildə dioksigen tapmaq üçün uyğun şərtləri tapana qədər onun kiçik molekul substratlarına qarşı reaktivliyini araşdırmağa başladıq”, – deyə postdoktorantura tədqiqatçısı və məqalənin ilk müəllifi Hong-Lei Xu bildirib.

Yeni Bir Oksigen Bağlanmasının Açılması

Uyğun şərtlər altında, neodim və dioksigen əvvəllər ehtimal olunmayan pi qarşılıqlı təsirləri əmələ gətirdilər. Reaksiya nəticəsində lantanid okso molekulu əmələ gəldi.

Tədqiqatçılar artıq bu yüksək reaktiv birləşmələrin sintetik kimyada dəmir oksolarını əvəz edə biləcəyini araşdıra bilərlər. Onlar həmçinin lantanoid oksolarının dəmir əsaslı birləşmələrin təklif etmədiyi xüsusiyyətlərə malik olub-olmadığını da sınaqdan keçirə bilərlər.

Tədqiqat yalnız neodim üzərində cəmləşsə də, Hernández Sánchez və komandası eyni ligand iskelesinin əksər lantanoidlər və ehtimal ki, aktinidlərlə oxşar reaksiyaları dəstəkləyə biləcəyinə inanırlar.

Hernández Sánchez dedi: “Dioksigeni f-blok metallarına bağlamaq və iki oksigen atomu arasındakı əlaqəni kəsmək qabiliyyəti bizə potensial olaraq yüksək reaktivliyə malik lantanid oksolarını aşkar etməyə və yüksək əlavə dəyərli kimyəvi maddələr əmələ gətirməyə imkan verir. Biz lantanidlərin kimyasında yeni bir fəsil aça bilərik”.

Tədqiqat Rays Universitetinin startap maliyyəsi, Robert A. Welch Fondu və Welch Fondunun qrantı (C-2142-20230405) ilə dəstəklənib.