Un grupo de científicos de la Universidad de Amsterdam UvA ha desarrollado un nuevo enfoque para mejorar el rendimiento catalítico. En la edición actual de 'Nature Chemistry' presentan nanoesferas autoensambladas funcionalizadas que permiten una conversión catalítica altamente eficiente al actuar como'nanocentradores'.
El nuevo concepto de nanoesfera catalítica se inspiró en los principios de funcionamiento de las enzimas naturales. Estas moléculas se unen en bolsas bien definidas cerca de sus sitios activos, introduciendo así una organización previa a la organización que facilita transformaciones altamente eficientes. Los investigadores imitan este comportamiento enzimáticoen nanocontenedores sintéticos que, además, pueden contener concentraciones de catalizador local muy altas, lo que mejora aún más el rendimiento catalítico.
autoensamblaje
Los nuevos nanocontenedores se forman por autoensamblaje: la mezcla de 12 metales de paladio y 24 llamados ligandos de nitrógeno ditópico conduce a la formación de esferas de tamaño nanométrico. Los ligandos se modifican con motivos de unión de guanidinio para que los nanocontenedores resultantes puedan unirsesulfonatos y carboxilatos en su interior. Los huéspedes de sulfonato se unen mucho más fuertemente que los carboxilatos debido a la llamada unión cooperativa que emplea múltiples sitios de unión. Los investigadores usan esto para fijar firmemente el catalizador a base de oro sulfonado, mientras que los sitios de unión restantesestán disponibles para la organización previa de los restos de carboxilato que se convertirán los sustratos.
Velocidades de reacción mejoradas
Los principios de funcionamiento de este sistema de 'nanoconcentrador' se establecieron utilizando una reacción de ciclación catalizada con oro mostrada arriba. La alta concentración local del catalizador metálico combinado con la organización previa del sustrato dio como resultado velocidades de reacción dramáticamente mejoradas en comparacióna sistemas comunes donde el catalizador y los reactivos no están organizados previamente, sino que ambos se disuelven en un solvente. Las velocidades de reacción generalmente aumentan con la concentración de catalizador y sustrato; sin embargo, esto generalmente está limitado por problemas de solubilidad o relaciones desfavorables de catalizador / reactivo. Este problema tieneahora se ha resuelto aprovechando las concentraciones locales en el nanoconcentrador autoensamblado.
estrategia ampliamente aplicable
Dado que muchos catalizadores metálicos existentes se utilizan con grupos sulfonato generalmente para hacerlos solubles en agua, el sistema nanoconcentrador presentado potencialmente proporciona una estrategia general ampliamente aplicable a muchas reacciones diferentes. Además, los investigadores establecieron que los catalizadores de oro encapsulados que contienen sulfonatono convirtió o solo lentamente sustratos neutros ácidos. Esto proporciona un punto de partida para el desarrollo de sistemas catalíticos más complejos con catálisis selectiva de sustrato y activación / desactivación activada por base.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universiteit van Amsterdam UVA . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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