Catalizzatore catalizzato a livello dinamico
Il potenziale funzionale dei catalizzatori sintetici è limitato a causa di problemi con il controllo temporale riguardo alle concentrazioni di catalizzatore. Sotto l’egida del progetto DYNACAT (Catalysis in dynamic molecular networks), gli scienziati hanno esplorato l’utilità delle reti molecolari dinamiche per migliorare il controllo sui sistemi chimici sintetici. Le reti molecolari dinamiche sono solitamente utilizzate per creare biblioteche combinatorie dinamiche (DCL, dynamic combinatorial libraries). Le DCL si riferiscono a reti molecolari in cui i membri della rete scambiano continuamente particelle elementari attraverso reazioni reversibili, in condizioni controllate a livello termodinamico. L’aggiunta di una molecola cambia questo stato di equilibrio per produrre nuovi composti di interesse quali catalizzatori o recettori. Un gruppo di ricerca ha usato con successo una rete molecolare dinamica per indurre la formazione di catalizzatori dai substrati di ditiolo relativi alla reazione chimica che consente lo scambio di disolfuro. Nell’ambito del progetto DYNACAT sono stati progettati nuovi substrati di reazione con maggior spessore per generare DCL relative a macrocicli collegati da disolfuro mediante particelle elementari di ditiolo. Il loro studio è volto a determinare se l’attività catalitica è stata proporzionalmente migliorata con l’uso di particelle elementari di ditiolo identiche con uno spessore maggiore. Gli studi sui modelli iniziali indicano che il comportamento di questi substrati sarebbe identico al comportamento dei substrati iniziali. I ricercatori hanno inoltre studiato DCL miste con diverse particelle elementari di ditiolo per migliorare le proprietà catalitiche dei sistemi chimici sintetici, ma hanno incontrato un successo limitato. Tentativi di controllare la catalisi mediante l’aggiunta di molecole effettrici o di ottenere dei feedback hanno avuto successo. Il team DYNACAT ha progettato e prodotto un substrato per una cicloaddizione 1,3-dipolare intramolecolare con risultati promettenti in termini di modelli. Essi hanno inoltre sviluppato e studiato l’utilità di un ditiolo aromatico strutturalmente semplice come particella elementare di una rete molecolare dinamica. I risultati sono stati interessanti in termini di amplificazione dei macrocicli quando sono state utilizzate come modelli diverse ammine, poliammine e sali di ammonio. Nel complesso, gli studi DYNACAT hanno fornito una nuova idea delle DCL in diversi scenari catalitici mediante meccanismi di controllo come il feedback, osservato principalmente nei sistemi biologici. Inoltre, queste scoperte potrebbero avere applicazioni in campi quali il riconoscimento molecolare e la chimica supramolecolare. Ciò, a sua volta, potrebbe essere usato per fare chiarezza sui sistemi biologici complessi.
Parole chiave
Catalizzatori sintetici, catalisi, reti molecolari dinamiche, biblioteche combinatorie dinamiche, ditiolo
