Crecimiento selectivo y distribución de enantiómeros cristalinos en hidrogeles

Área de la Ciencia:

• Ciencia de la ciencia de la cristalización.
• Estudios de quiralidad.
• Ciencia de los materiales ciencia de los materiales.

Sus antecedentes:

• El clorato de sodio (NaClO3) exhibe quiralidad espontánea tras la cristalización, pasando de una solución achiral a formas sólidas quirales.
• La cristalización acuosa pura de NaClO3 da como resultado una distribución igual de los enantiómeros d- y l.
• El gel de agarosa, un polisacárido quiral, puede influir en la enantioselectividad del cristal NaClO3.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la influencia de las propiedades del gel de agarosa en el exceso enantiomérico (ee) de los cristales de clorato de sodio (NaClO3).
• Para determinar cómo la densidad del gel, la temperatura y la difusión del cosolvente afectan a la cristalización selectiva de d- y l-NaClO3.
• Demostrar la capacidad de diseñar la dirección y la magnitud del sesgo enantiomórfico en la cristalización de NaClO3.

Principales métodos:

• Realizó 752 experimentos de cristalización mediados por gel con un total de 12.384 cristales individuales de NaClO3.
• Se varió la densidad del gel de agarosa (0,1-0,75 wt %), la temperatura (6°C y 24°C), y se introdujo el metanol como cosolvente.
• Se analizaron datos estadísticos para cuantificar el exceso enantiomérico (ee) e identificar tendencias en la distribución de cristales.

Principales resultados:

• Los geles de agarosa acuosa a 6 °C favorecieron el crecimiento de d-NaClO3, alcanzando el 22% ee en altas concentraciones de gel.
• El crecimiento de cristales bajo la difusión de metanol favoreció l-NaClO3.3.
• Las temperaturas más altas aumentaron el sesgo enantiomorfo; a 24 °C con metanol, el crecimiento de l-NaClO3 alcanzó el 53% ee.
• Las condiciones del gel controlaban selectivamente la magnitud y la dirección del sesgo enantiomorfo.

Conclusiones:

• Las propiedades del gel de agarosa y las condiciones experimentales (temperatura, cosolventes) se pueden manipular para producir selectivamente los enantiómeros d- o l- del clorato de sodio.
• El sesgo observado se atribuye a las variaciones en la conformación de la agarosa y las interacciones superficiales gel-cristal que afectan la inhibición del enantiómero.
• Esto proporciona un método para diseñar la formación de cristales quirales a través de la cristalización controlada mediada por gel.