Search

Within this thesis, solid-state reaction medium and mechanochemical methodologies were explored to unveil weather nucleobases can self-assemble and amino acids can oligomerize under these conditions. X-ray diffraction and differential scanning calorimetry analysis showed that 2,6-diaminopurine (D) selectively self-assembles with uracil (U) and thymine (T), while adenine (A) self-assembles with hypoxanthine (H). Crystal structures of D-U cocrystal hydrate, D-T cocrystal hydrate, D-T cocrystal anhydrate, A-H cocrystal hydrate, and A-H cocrystal anhydrate were determined from powder X-ray diffraction and single-crystal X-ray diffraction data. Ion-pairing high performance liquid chromatography and mass spectrometry analysis showed that glycine and alanine undergo oligomerization by mechanical activation. Based on the results, it can be concluded that minerals as additives, time, mechanical loading, and temperature are all important parameters for the mechanochemical prebiotic peptide synthesis. In summary, solid-state reactivity of nucleobases and amino acids might have been an important factor in their prebiotic chemical evolution. U ovoj doktorskoj disertaciji koristili smo čvrsto stanje kao reakcijski medij i mehanokemijske metodologije da bismo istražili dolazi li do prepoznavanja nukleobaza i oligomerizacije aminokiselina u tim uvjetima. Analiza difrakcijom rentgenskog zračenja i diferencijalnom pretražnom kalorimetrijom pokazala je selektivno molekulsko prepoznavanje 2,6- diaminopurina (D) s uracilom (U) i timinom (T), kao i adenina (A) s hipoksantinom (H). Riješene su kristalne strukture D-U kokristalnog hidrata, D-T kokristalnog hidrata, D-T kokristalnog anhidrata, A-H kokristalnog hidrata te A-H kokristalnog anhidrata iz podataka difrakcije rentgenskog zračenja. Analiza tekućinskom kromatografijom visoke djelotvornosti i spektrometrijom mase pokazala je da glicin i alanin oligomeriziraju u peptide uslijed mehanokemijske aktivacije. Rezultati su pokazali da su minerali kao aditivi, vrijeme, prenošenje mehaničke energije, i temperatura ključni parametri za mehanokemijsku prebiotičku sintezu peptida. Zaključeno je da je reaktivnost nukleobaza i aminokiselina u čvrstom stanju mogla biti važan faktor u njihovoj prebiotičkoj kemijskoj evoluciji.

Zagrijavanjem fizičkih smjesa komplementarnih nukleobaza potaknuto je njihovo supramolekulsko prepoznavanje u čvrstom stanju. Dobiven je dosad nepoznati 1:1 kokristal 9- metilgvanina i 1-metilcitozina. Njegova je kristalna struktura riješena pomoću podataka dobivenih difrakcijom rentgenskog zračenja na polikristalnom uzorku. Molekule 9- metilgvanina i 1-metilcitozina povezane su Watson-Crickovim načinom povezivanja koje uključuje tri međumolekulske vodikove veze. Ovi rezultati mogu biti značajni jer predstavljaju alternativan put nastanka supramolekulskih struktura koje su bile preduvjet za daljnju biološku evoluciju. Supramolecular recognition of complementary nucleobases was thermally induced in the solid state. Novel 1:1 cocrystal between 9-methylguanine and 1-methylcytosine was obtained. The crystal structure of new cocrystal was elucidated using laboratory powder X-ray diffraction. Molecules of 9-methylguanine and 1-methylcytosine are held together by Watson-Crick hydrogen bonding motif that includes three intermolecule hydrogen bonds. It is considered that these findings could be relevant as they stress out an alternative route of occurance of supramolecular structures that were prerequisite for biological evolution.