La tesi doctoral d'Antoni Bauzà "redescobreix" el tetrel bond com una nova eina de la química supramolecular

La tesi doctoral d'Antoni Bauzà Riera, defensada a la Universitat de les Illes Balears, s'emmarca dins l'estudi de les interaccions no covalents anomenades «no convencionals», també conegudes com a interaccions σ- i π-hole. La tesi, que s'ha fet en el marc de l'activitat investigadora del grup de recerca en Química Supramolecular, l'han dirigida els doctors Antoni Frontera i David Quiñonero, del Departament de Química.

Mitjançant la utilització d'eines computacionals és possible conèixer la naturalesa física i les propietats intrínseques com la direccionalitat i l'estabilitat d'aquestes interaccions σ- i π-hole. La informació obtinguda resulta clau per comprendre molts dels processos que tenen lloc als camps d’investigació de la química, la biologia o la ciència de materials, on les interaccions no covalents tenen un paper clau en la regulació de mecanismes com el reconeixement molecular, així com la formació de complexos enzim-substrat i de noves estructures supramoleculars. Per aquest motiu, les interaccions σ- i π-hole es consideren eines amb un gran potencial d’aplicació per al disseny de nous receptors moleculars, fàrmacs i materials amb noves propietats. Un σ-hole és una regió de potencial electrostàtic positiu situada al llarg d’un enllaç covalent, com poden ser els enllaços X-H o X-Hlg (X = qualsevol àtom, Hlg = halogen). Per altra banda, un π-holees defineix com una regió de potencial positiu situada perpendicularment al pla molecular (per exemple, l’àtom de nitrogen present en un grup –NO2). Aquestes regions interaccionen de forma atractiva amb espècies riques en electrons (bases de Lewis).

Concretament, la tesi doctoral d'Antoni Bauzà Riera es focalitza en el paper que tenen les interaccions tetrel bond (grup IV), pnicogen bond (grup V) i aerogen bond (grup VIII) en la química i la bioquímica mitjançant l’ús d’eines computacionals. Un dels descobriments més destacats de la recerca feta per Antoni Bauzà és el «redescobriment» del tetrel bond com una nova eina de la química supramolecular, incloent un estudi de la seva direccionalitat. També s'ha analitzat el paper que fa aquesta interacció en els camps de la química atmosfèrica i la química biològica, i s'ha conclòs que és una força a tenir en compte en l’estudi de les interaccions entre CFC i altres gasos atmosfèrics, així com una font principal d’estabilització de complexos proteïna-lligand. Per altra banda, les interaccions de caire π-hole que impliquen grups –NO2 i l’anió NO3– s'han analitzat des del punt de vista de la seva naturalesa física i de la seva direccionalitat. També s'ha avaluat el paper de les interaccions pnicogen-p en el mecanisme d’acció de fàrmacs que lluiten contra la leishmaniosi. Finalment, s’han analitzat i caracteritzat les interaccions σ- i π-hole aerogen bond, que impliquen àtoms pertanyents al grup dels gasos nobles.

Reconeixements i publicacions

La recerca que Antoni Bauzà ha fet en el marc de la seva tesi doctoral ha obtingut diferents reconeixements, com ara el premi a la millor presentació de pòster d'un alumne de doctorat al 10th Congress on Electronic Structure: Principles and Applications (juliol de 2016) i el Premi d'Investigació per a Alumnes de Doctorat de l'empresa farmacèutica Lilly (octubre de 2016).

A més, els treballs que integren aquesta tesi doctoral han estat publicats en revistes científiques internacionals de prestigi, com ara Nature Communications, Chemistry. A European Journal, Angewandte Chemie International Edition i Environmental Science & Technology.

Fitxa de la tesi doctoral

• Títol: On the Importance of the s-/p-hole interactions in chemistry and biochemistry
• Autor: Antoni Bauzà Riera
• Programa de doctorat: Ciència i Tecnologia Química
• Departament: Química
• Directors: Antoni Frontera Beccaria i David Quiñonero Santiago