Interazione e riconoscimento nei cristalli molecolari
I cristalli molecolari sono sistemi modello ideali per lo studio delle forze di interazione molecolare che agiscono nei diversi livelli di aggregazione della materia e nei processi di riconoscimento supramolecolare rilevanti in chimica, scienza dei materiali e biochimica delle interazioni farmaco-recettore ed enzima-substrato. Lo studio dell’impacchettamento cristallino di estese serie di cristalli (progettati ad hoc o derivati da indagini sistematiche su database cristallografici e possibilmente integrati da dati termodinamici, spettroscopici e di emulazione computazionale) permette di identificare le forze di riconoscimento intermolecolare che connettono le molecole in aggregati stabili. L’analisi dei dati viene condotta con metodi LFER (linear free-energy relationships) e metodi di correlazione strutturale finalizzati alla mappatura dei cammini di reazione ed allo studio delle relazioni struttura-proprietà.
Obiettivi
- Studio sistematico del legame ad idrogeno, sua classificazione in classi chimiche e formulazione di modelli generali capaci di prevederne le proprietà, con particolare riguardo a struttura ed energetica.
- Aspetti applicativi del legame ad idrogeno forte in chimica, biochimica e scienza dei materiali.
- Studio sistematico delle interazioni di trasferimento di carica nei cristalli molecolari. Loro importanza nel determinare l’impacchettamento cristallino e nel costituire una base per una teoria generale delle interazioni molecolari.
- Applicazioni all’ingegneria cristallina delle conoscenze acquisite nel campo delle interazioni molecolari, con particolare riguardo ai materiali funzionali ed ai cocristalli di interesse farmaceutico.
Strumentazione e Metodi
Uso sistematico di database cristallografici e termodinamici. Simulazione di molecole modello con calcoli quantomeccanici ab initio e DFT. Preparazione di cristalli e cocristalli molecolari di importanza per lo studio di interazioni molecolari specifiche e loro determinazione strutturale per diffrazione di raggi X a temperatura ambiente ed a bassa temperatura.
Discipline coinvolte
Chimica strutturale; Chimica fisica; Chimica generale.
Gruppo di lavoro
- Valerio Bertolasi
- Paola Gilli
