Equilibrio chimico: Unibo e Paesi Baschi risolvono un’annosa controversia

E’ il risultato di un lavoro svolto in collaborazione tra l’Università di Bologna e l’Università dei Paesi Baschi che si è aggiudicato la copertina di Chemistry – A European Journal, che ha inoltre valutato questa pubblicazione "hot paper". La ricerca si è svolta, infatti, grazie a una proficua collaborazione tra il gruppo di Spettroscopia a microonde in fasci supersonici del Dipartimento di Chimica “G. Ciamician” dell’Alma Mater e il gruppo di Spettroscopia Molecolare dell’Università dei Paesi Baschi (UPV/EHU). Lo studio ha posto fine alla controversia esistente tra dati sperimentali e calcoli teorici (che risultavano peraltro contraddittori fra loro) nel descrivere l’equilibrio tautomerico di un sistema modello di grande interesse biologico (2-idrossipiridina\2-piridone). 

La prof.ssa Sonia Melandri, assieme alla Dr. Assimo Maris e alla Dr. Camilla Calabrese dell’Università di Bologna, sono state le promotrici di questo studio, che ha visto nascere la collaborazione con il gruppo basco grazie al progetto di mobilità Marco Polo, che ha finanziato la Dr. Calabrese durante il suo percorso di dottorato. Questo eccellente risultato scientifico rappresenta sicuramente un incentivo per l’Università di Bologna per continuare a lavorare e collaborare con gruppi di ricerca esteri.

Il tema di ricerca affrontato si propone di analizzare i fattori che determinano la posizione dell’equilibrio tautomerico. Infatti numerosi studi dimostrano che quest’ultimo dipende fortemente dallo stato fisico (in altre parole, se la molecola è allo stato solido, in soluzione o in fase gassosa) e dall’ambiente chimico (tipo di solvente). E’ importante rimarcare che tale equilibrio può essere influenzato anche dalla sostituzione di un atomo di idrogeno con un atomo di cloro in specifiche posizioni. Infatti questo tipo di sostituzione è molto usata in chimica per modulare le proprietà molecolari ai fini della progettazione di farmaci o composti bio-attivi.

Gli esperimenti, effettuati in laboratorio con specifici spettrometri a microonde non commerciali, che vengono sviluppati e costruiti dai gruppi di ricerca stessi, hanno permesso di caratterizzare con grande precisione la struttura delle molecole clorurate isolate, ovvero in un ambiente privo di interazioni. Per questo tipo di analisi strutturale ad alta risoluzione, la spettroscopia a microonde risulta la tecnica più accurata attualmente esistente, che solo pochi gruppi nel mondo possono utilizzare in quanto non esistono apparati commerciali. Successivamente, utilizzando i valori ricavati sperimentalmente come valori di riferimento, è stato possibile correggere l’errore sistematico prodotto dalle sole simulazioni teoriche e sviluppare un metodo predittivo per determinare l’equilibrio tautomerico in diversi tipi di solvente.

Dunque la annosa controversia fra esperimenti e simulazioni teoriche si è potuta risolvere grazie ad un approccio sinergico al problema, il quale ha permesso a questa ricerca di ottenere una pubblicazione su una rivista multidisciplinare di alto impatto scientifico.