تويت
اكتشاف صنف جديد كليًا من روابط الهيدروجين التي تتشكل بين مجموعة بورون-هيدروجين ونظام الترابط الإلكتروني π “pi” في حلقة عنصر الكيمياء العطرية البنزن. (إن “pi” π هو أحد الأشكال التي ترتبط بوساطتها الإلكترونات داخل الجزيء إلى جانب النوع الآخر سيغما σ). يمكن رؤية الرابطة غير الكلاسيكية π الموجودة بين البورون-الهيدروجين B-H في الشكل الغازي بحيث تربط كل من الديبوران (جزيء الهيدروجين المتحد مع البورون B2H6 ) والبنزن بقوة مشابهة لتلك التي في الروابط الهيدروجينية التي تجمع جزيئات الماء المتشابهة.
عمل ديتر كريمر Dieter Cremer ووينلي زو Wenli Zou من مجموعة الكيمياء النظرية وكيمياء الحوسبة في جامعة SMU في دالاس بالولايات المتحدة الأمريكية بالاشتراك مع كيميائيين من جامعة نانجينغ في الصين على البحث والتحري في نظرية روابط الهيدروجين غير التقليدية التي من الممكن أن تتشكل بين مجموعة بورون-هيدروجين والبنى العضوية، إضافة إلى عرض مثل هذا النظام تجريبيًا.
تعد الروابط اللاتشاركية (الروابط التشاركية هي روابط بين الذرات يتم فيها تشارك إلكترون واحد أو أكثر) بين الحلقات العطرية كالبنزن وبين هيدروجين مرتبط مع ذرة كربون أو نيتروجين أو أوكسجين، هي شائعة وحاسمة في البيولوجيا الجزيئية. وتُشكل هذه الروابط الكهربائية الساكنة الضعيفة نسبيًا عناصر تبادل أساسية في تفاعلات جزيئية عضوية عديدة بين البروتينات، الحموض النووية وأوساط الجزيئات التي تعتمد عليها الحياة. وكان العلماء النظريين والتجريبيين قد ألقوا النظر عن كثب على العديد من هذه الروابط ونمذجوا أشباه مركبات البنزين-هالوألكانات، بنزين-أمونيا وبنزين-ماء. تشير مثل هذه الروابط في أنظمة الكربورينات مثلًا إلى طريقة جديدة للوصول لتركيبات دوائية والتي فيها تتفاعل B-H مع مانح بروتون في الجزيء العضوي الذي يتم العمل عليه. ولكن لم يلاحَظ حتى الآن أي تفاعل بين B-H وحلقة عطرية.
يشير الفريق آخذًا بعين الاعتبار النزعة التقليدية لمثل هذه الأنظمة إلى أنه من المتوقع لعامل الكهرجابية للبورون أن ينجز أي تفاعل بين مركب B-H وحلقة عطرية طاردة بدلًا من جاذبة. وبالطبع يُعَد ترابط الديبوران بذاته، برابطته التشاركية الفريدة من نوعها والتي تتمثل بإلكترونين متشارَكَين من قِبَل ثلاث ذرات، هو ترابط غير اعتيادي. شك الفريق بأن مجموعة B-H، والتي من الممكن أن تتنافر بعيدًا عن حلقة البنزين، يمكنها أن تصبح بحالة استقرار في حالة B2H6 وذلك لأن ذرة الهيدروجين الرابطة ستمتلك بقايا شحنة موجبة.
تقترح حسابات الفريق الكيميائية الكمومية بأنه لا يمكن تشكل غير تلك الرابطة حصرًا، وبأن التفاعل سيكون كهربائيًا ساكنًا. وقام العلماء بتوليد الرابطة غير الاعتيادية بين ديبوران وزمرة أريلية (مشتقة من الحلقة العطرية البنزين) في مشتق فوسفين من معقد أريديوم-ديمركابتو-كربورين. وقد كشف انعراج الأشعة السينية عن المسافة بين ذرة الهيدروجين ونظام الترابط الحلقي Pi بين 2.40 و 2.76 أنغستروم (10-10 ميتر)
ما زال الكيميائيون مبهورون بتفاعلات الترابط الهيدروجينية بعد حوالي 100 سنة من طرح لاتمير Latimer وَروديبوش Rodebush مفهوم الكلاسيكية المعروفة حاليًا لأول مرة. ويقول سكوت كوكروفت Scott Cockroft من جامعة إيدنبره الذي قام بالبحث في قوة التفاعلات اللاتشاركية: “هذا العمل من قبل يان، كريمر، وزملاء آخرون يقدم مثالًا آخر على النمو المتزايد في تشكيلة روابط الهيدروجين غير الاعتيادية والتي تضم مستقبلات ومعطيات لروابط الهيدروجين الشاذة.
عمل ديتر كريمر Dieter Cremer ووينلي زو Wenli Zou من مجموعة الكيمياء النظرية وكيمياء الحوسبة في جامعة SMU في دالاس بالولايات المتحدة الأمريكية بالاشتراك مع كيميائيين من جامعة نانجينغ في الصين على البحث والتحري في نظرية روابط الهيدروجين غير التقليدية التي من الممكن أن تتشكل بين مجموعة بورون-هيدروجين والبنى العضوية، إضافة إلى عرض مثل هذا النظام تجريبيًا.
تعد الروابط اللاتشاركية (الروابط التشاركية هي روابط بين الذرات يتم فيها تشارك إلكترون واحد أو أكثر) بين الحلقات العطرية كالبنزن وبين هيدروجين مرتبط مع ذرة كربون أو نيتروجين أو أوكسجين، هي شائعة وحاسمة في البيولوجيا الجزيئية. وتُشكل هذه الروابط الكهربائية الساكنة الضعيفة نسبيًا عناصر تبادل أساسية في تفاعلات جزيئية عضوية عديدة بين البروتينات، الحموض النووية وأوساط الجزيئات التي تعتمد عليها الحياة. وكان العلماء النظريين والتجريبيين قد ألقوا النظر عن كثب على العديد من هذه الروابط ونمذجوا أشباه مركبات البنزين-هالوألكانات، بنزين-أمونيا وبنزين-ماء. تشير مثل هذه الروابط في أنظمة الكربورينات مثلًا إلى طريقة جديدة للوصول لتركيبات دوائية والتي فيها تتفاعل B-H مع مانح بروتون في الجزيء العضوي الذي يتم العمل عليه. ولكن لم يلاحَظ حتى الآن أي تفاعل بين B-H وحلقة عطرية.
يشير الفريق آخذًا بعين الاعتبار النزعة التقليدية لمثل هذه الأنظمة إلى أنه من المتوقع لعامل الكهرجابية للبورون أن ينجز أي تفاعل بين مركب B-H وحلقة عطرية طاردة بدلًا من جاذبة. وبالطبع يُعَد ترابط الديبوران بذاته، برابطته التشاركية الفريدة من نوعها والتي تتمثل بإلكترونين متشارَكَين من قِبَل ثلاث ذرات، هو ترابط غير اعتيادي. شك الفريق بأن مجموعة B-H، والتي من الممكن أن تتنافر بعيدًا عن حلقة البنزين، يمكنها أن تصبح بحالة استقرار في حالة B2H6 وذلك لأن ذرة الهيدروجين الرابطة ستمتلك بقايا شحنة موجبة.
تقترح حسابات الفريق الكيميائية الكمومية بأنه لا يمكن تشكل غير تلك الرابطة حصرًا، وبأن التفاعل سيكون كهربائيًا ساكنًا. وقام العلماء بتوليد الرابطة غير الاعتيادية بين ديبوران وزمرة أريلية (مشتقة من الحلقة العطرية البنزين) في مشتق فوسفين من معقد أريديوم-ديمركابتو-كربورين. وقد كشف انعراج الأشعة السينية عن المسافة بين ذرة الهيدروجين ونظام الترابط الحلقي Pi بين 2.40 و 2.76 أنغستروم (10-10 ميتر)
ما زال الكيميائيون مبهورون بتفاعلات الترابط الهيدروجينية بعد حوالي 100 سنة من طرح لاتمير Latimer وَروديبوش Rodebush مفهوم الكلاسيكية المعروفة حاليًا لأول مرة. ويقول سكوت كوكروفت Scott Cockroft من جامعة إيدنبره الذي قام بالبحث في قوة التفاعلات اللاتشاركية: “هذا العمل من قبل يان، كريمر، وزملاء آخرون يقدم مثالًا آخر على النمو المتزايد في تشكيلة روابط الهيدروجين غير الاعتيادية والتي تضم مستقبلات ومعطيات لروابط الهيدروجين الشاذة.