Met een AFM-microscoop kun je chemische reacties achteruit laten verlopen door atomen actief van hun plek te duwen. Als proof of principle verscheen zojuist een omgekeerde Bergman-cyclisatie in Nature Chemistry.

Zo’n Bergmanreactie start met een ‘eendiyn’ waarin een of twee dubbele bindingen zitten en twee driedubbele bindingen. In dit specifieke geval zitten die bindingen verwerkt in een ring van tien koolstofatomen. Die staat stijf van de inwendige spanningen en heeft de neiging inwendig een bruggetje te slaan zodat je twee kleinere ringen krijgt. In eerste instantie ontstaat daarbij een uiterst reactief diradicaal, dat onder meer DNA kan beschadigen. Vandaar dat op deze reactie wel eens kankermedicijnen zijn gebaseerd.

Van nature verloopt de Bergmanreactie logischerwijs alleen in deze richting. Als je eendiynen wilt synthetiseren moet je het heel anders aanpakken.

Maar bij het IBM-onderzoekscentrum in de buurt van Zürich, dat zes jaar geleden voor het eerst een molecuulstructuur zichtbaar wist te maken met atomic force-microscopie (AFM), hebben ze nu wél de reactie omgekeerd.

Ze legden dibroomantraceen vast op een koperoppervlak, dat ze eerst van een isolerend NaCl-laagje hadden voorzien. Vervolgens tikten ze een voor een de broomkernen er af door de AFM-naald er op te zetten en een spanningspuls te geven. Nóg een spanningspuls op een strategische plek van het ontstane diradicaal leverde iets op dat alleen maar een dieendiyn-tienring kon zijn. In elk geval kwamen de plaatjes, die ontstonden door met dezelfde AFM-naald het molecuul af te tasten, vrijwel exact overeen met wat computermodellen hadden voorspeld.

Dat aftasten konden de Zwitsers overigens op hun gemak doen omdat de NaCl-ondergrond het diyn stabiliseert, zodat het niet vanzelf weer een diradicaal wordt. Je kunt dat laatste wel forceren door op wéér een andere plek een spanningspuls toe te dienen.

Het principe lijkt vooral waardevol voor het verzamelen van kennis over radicalen, al suggereren de Zwitsers wel dat je er heel misschien een moleculaire schakelaar van zou kunnen maken.

bron: Nature Chemistry, ChemistryWorld