Katalizatory dynamicznie katalizowane
Potencjalna funkcjonalność syntetycznych katalizatorów jest ograniczona ze względu na problemy z kontrolą czasową nad stężeniami katalizatorów. W ramach projektu DYNACAT (Catalysis in dynamic molecular networks) naukowcy badali przydatność dynamicznych sieci molekularnych w zakresie kontrolowania syntetycznych systemów chemicznych. Dynamiczne sieci molekularne są zwykle stosowane do tworzenia dynamicznych bibliotek kombinatorycznych (DCL). DCL oznaczają sieci molekularne, których składowe stale wymieniają elementy budulcowe poprzez odwracalne reakcje w warunkach kontrolowanych termodynamicznie. Dodanie cząsteczki zmienia ten stan równowagi i skutkuje powstaniem nowych pożądanych związków, takich jak katalizatory czy receptory. Zespół badawczy z powodzeniem wykorzystał dynamiczną sieć molekularną do wywołania tworzenia się katalizatora z substratów ditiolowych reakcji chemicznej umożliwiającej wymianę disiarczkową. Uczeni zaprojektowali nowe, większe substraty reakcji, aby uzyskać DCL związków makrocyklicznych powiązanych z disiarczkami z tych ditiolowych elementów budulcowych. Celem badania było ustalenie, czy aktywność katalityczna ulega wzmocnieniu po zastosowaniu większych, ale poza tym identycznych ditiolowych elementów budulcowych. Wstępne badania szablonowania wskazały, że zachowanie tych substratów jest identyczne jak zachowanie pierwotnego substratu. Uczeni badali także mieszane DCL z różnymi elementami budulcowymi ditioli, aby poprawić właściwości katalityczne syntetycznych systemów chemicznych, jednak prace te nie zakończyły się pełnym sukcesem. Nie powiodły się także próby kontrolowania katalizatorów poprzez dodawanie cząsteczek efektorowych lub uzyskanie sprzężenia zwrotnego. W ramach inicjatywy DYNACAT zaprojektowano i wyprodukowano substrat dla wewnątrzcząsteczkowej 1,3-dipolowej cykloaddycji, uzyskując obiecujące wyniki w zakresie szablonowania. Opracowano też i zbadano przydatność ditiolu aromatycznego o prostej strukturze jako elementu budulcowego dynamicznej sieci molekularnej. Wyniki tych prac okazały się interesujące, jeśli chodzi o wzmocnienie makrocykli po zastosowaniu różnych amin, poliamin i soli amonowych jako szablonów. Podsumowując, badania DYNACAT dostarczyły nowych informacji na temat DCL w różnych scenariuszach katalitycznych przy pomocy mechanizmów kontrolnych, takich jak sprzężenie zwrotne, obserwowane zwykle w systemach biologicznych. Wyniki omawianych prac mogą także znaleźć zastosowanie w takich dziedzinach, jak identyfikacja molekularna i chemia supramolekularna. Te z kolei umożliwią zbadanie złożonych systemów biologicznych.
Słowa kluczowe
Syntetyczne katalizatory, kataliza, dynamiczne sieci molekularne, dynamiczne biblioteki kombinatoryczne, ditiol
