Acest proiect face parte din PNII-Idei si se desfasoara in perioada 2007-2010
Proiectul isi propune implementarea spectroscopiei de dicroism circular vibrational (VCD) ca metoda de inalta sensibilitate pentru determinarea neechivoca a configuratiei absolute. Metoda presupune compararea spectrelor experimentale IR si VCD compusi optic activi. Acestia vor fi obtinuti fie prin sinteza asimetrica, fie prin scindare enantiomerica folosind HPLC chiral. In scopul cresterii sensibilitatii sondei de investigare, se propune o marcare izotopica specifica la centrul chiral. Achizitia datelor spectrale se va efectua cu un spectrometru IR cu extensie VCD aflat in dotarea centrului de chimie organica, singurul instrument de acest tip in europa de est si unul dintre putinele din europa. Simularea spectrelor vcd se va realiza prin cele mai performante metode teoretice de calcul ab initio utilizate in acest moment pe plan mondial, in colaborare cu un laborator partener din franta. Confruntarea datelor experimentale cu prevederile teoretice privind configuratia absoluta a compusilor studiati va constitui sursa rezultatelor originale. Acestea vor fi valorificate prin publicatii si comunicari stiintifice. Succesul proiectului poate fi intregit prin organizarea la bucuresti a unui workshop cu participare internationala pe tematica proiectului. Vom semnala pe aceasta cale potentialul stiintific al tehnicii VCD, precum si dotarea instrumentala si expertiza echipei de lucru dobandita in timpul desfasurarii proiectului.
Dicroismul circular vibrational (abreviat international VCD) reprezinta o tehnica noua de determinare a structurii tridimensionale a moleculelor chirale in mediu izotropic. Dinamica domeniului este stimulata, pe de o parte, de dezvoltarea unor tehnici experimentale si a unor instrumente noi, iar pe de alta parte, de interpretarea rezultatelor prin metode teoretice de mecanica cuantica ce pot prevedea forma si semnul spectrelor VCD.
Istoricul domeniului este relativ nou; pana la inceputul anilor 90, masuratorile VCD se efectuau cu instrumente de tip home-build accesibile numai laboratoarelor de inalta specializare. Din anul 1995 insa, spectrometrele FTIR cu extensie VCD au inceput sa fie comercializate si ca urmare, masuratorile de activitate optica vibrationala (abreviata international VOA) au devenit mult mai accesibile. Ca o consecinta a acestui fapt, se poate prevedea o crestere a potentialului de aplicatii pentru tehnica chiroptica VCD in anii ce vor urma.
Un domeniu de cercetare promitator este aplicabilitatea spectrelor VCD ca metoda de prevedere a configuratiei absolute pentru compusii chirali. Pentru a putea fi fructificat, acest domeniu de cercetare trebuie sa beneficieze de date experimentale de inalta calitate: descriere stereochimica completa precum si spectre VCD de inalta precizie, cu atribuirea exacta a benzilor de interes din spectru. Cea mai importanta provocare ramane insa extragerea corecta a informatiei stereochimice continuta in spectrele vibrationale de dicroism circular. In acest moment, observatia curenta, care este triviala, trebuie transformata in predictie. Pentru realizarea acestui deziderat sunt necesare modele teoretice care fac legatura intre configuratie si/sau conformatie si spectrul VCD teoretic (spectrul simulat). Gradul de adecvare a modelelor alese se judeca prin studii comparative intre predictie si experiment, avand la dispozitie o baza de date experimentale cat mai larga.
Proiectul de fata este formulat in acest domeniu de cercetare-dezvoltare stiintifica si a fost inspirat de o serie de fapte si circumstante favorabile:
1. Achizitionarea recenta de catre Centrul de Chimie Organica din Bucuresti a unor echipamente pentru tehnici chiroptice si anume:
- Spectrometru FT-IR cu extensie pentru inregistrarea spectrelor VCD. Trebuie mentionat faptul ca acest instrument este primul achizitionat intr-o tara din Europa de est si unul dintre putinele functionale in intreaga Europa;
- Polarimetru de inalta performanta care opereaza la cinci lungimi de unda si care are capacitatea de a functiona ca detector polarimetric in tehnica HPLC.
2. Existenta unei baze de compusi chirali originali in forma optic activa, a caror configuratie a fost atribuita anterior in mod neechivoc.
3. Derularea in Centrul de Chimie Organica a unui proiect de cercetare in cataliza asimetrica. Acesta va furniza alti compusi optic activi, completand baza deja existenta de tip chiral pool.
4. Directorul de proiect are o inalta expertiza in calcule de mecanica cuantica, precum si o experienta vasta in domeniul corelarilor de tip QSAR.
5. Cooperarea de lunga durata intre Centrul de Chimie Organica si Laboratorul de Stereochimie si Chiralitate dinamica CNRS UMR 6180, Chirotechnology, Catalysis and Biocatalysis, sub directiunea Prof. C. Roussel. Pana in prezent, aceasta colaborare a condus la realizarea a doua teze de doctorat in co-tutela si a unui numar de 12 publicatii si comunicari stiintifice comune. Sapte cercetatori tineri ai Centrului de Chimie Organica au participat la stagii de specializare in tehnici chirale HPLC, sub conducerea stiintifica a Prof. C. Roussel si a echipei sale.
6. Exprimarea interesului comun privind studii teoretice vs experiment in spectroscopia de dicroism circular vibrational de catre Centrul de Chimie Organica si Laboratorul de Sinteza Asimetrica din Universitatea Aix-Marseille III, sub directiunea Prof. F. Fotiadu. Partea franceza a fost de acord sa se alature echipei implicate in acest proiect, contribuind cu expertiza personala atat in latura experimentala cat si in cea teoretica a spectroscopiei de tip VCD.
Cu alte cuvinte, proiectul beneficiaza de colaborare internationala, experienta si echipament, dorinta de cooperare si acord asupra subiectului de cercetare.
Scopul principal al acestei cooperari este atat transferul de cunostinte si expertiza intre cercetatorii experimentati si cei tineri ai echipelor implicate, cat si intre echipa romaneasca si cea franceza. Un al doilea scop, dar la fel de important ca si precedentul, este semnalarea existentei instrumentului VCD si a expertizei aferente in tarile vecine (Republica Moldova, Bulgaria, Ungaria). Reuniunea acestor doua scopuri este denumita in proiect implementarea tehnicii VCD.
In acord cu scopurile enuntate, finantarea va fi directionata in mod echilibrat spre:
- stimularea materiala a cercetatorilor implicati in proiect
- asigurarea bazei materiale pentru realizarea experimentelor si calculelor teoretice ab initio
- finantarea stagiilor de lucru in Franta pentru elaborarea a doua teze de doctorat in cotutela.
- organizarea unui workshop pe tema subiectului propus, cu participare internationala