Un nuevo catalizador bifuncional permite nuevas aplicaciones
"Activación" de moléculas por catalizadores con dos sitios reactivos
En un número reciente de la revista Journal of the American Chemical Society, el equipo dirigido por los profesores Johannes Teichert (Catedrático de Química Orgánica) y Martin Breugst (Catedrático de Química Orgánica Teórica) de la Universidad Tecnológica de Chemnitz presenta los resultados de sus investigaciones sobre la denominada "catálisis selectiva de sitio". "Este tipo de selectividad sólo se puede conseguir en contadas ocasiones, ya que representa un gran reto, a saber, la diferenciación de sitios reactivos diferentes pero muy similares dentro de una molécula. Este tipo de reacción se inspira en la naturaleza, ya que las enzimas suelen permitir estas reacciones selectivas con gran precisión. Sin embargo, es muy difícil reproducir esto con un catalizador artificial, ya que la precisión de ajuste de los compuestos artificiales no suele ser lo suficientemente alta", explica Teichert.
El catalizador de doble reacción distingue entre diferentes amidas
En la publicación, el equipo de investigación de Chemnitz describe cómo se puede utilizar un denominado "catalizador bifuncional" para diferenciar entre subunidades estructuralmente muy próximas de las moléculas, a saber, dos amidas. Bifuncional significa que dos subunidades reactivas trabajan codo con codo en el catalizador: una es responsable de reconocer la amida respectiva, mientras que la otra lleva a cabo la reacción propiamente dicha, la llamada reducción, directamente sobre la amida reconocida. Sin embargo, es importante tener en cuenta que las dos subunidades sólo son eficaces si están cerca la una de la otra, es decir, si están unidas en la misma molécula.
Lo que subraya aún más la importancia del trabajo actual es el hecho de que ningún otro catalizador o reactivo ha sido capaz hasta ahora de distinguir entre diferentes amidas. En este proceso, los investigadores de la Universidad Tecnológica de Chemnitz lograron identificar varias de las denominadas "amidas privilegiadas", cada una de las cuales es controlada preferentemente por el catalizador, incluso si hay otras amidas presentes en la misma molécula. Mientras que estas "amidas privilegiadas" son convertidas rápidamente por el catalizador, las "amidas no privilegiadas" apenas reaccionan o lo hacen muy lentamente. Este es el hallazgo clave que el estudiante de doctorado Dimitrios-Ioannis Tzaras, del grupo de trabajo de Química Orgánica, descubrió durante su trabajo de investigación.
Interacción entre experimento y teoría
Además de los experimentos, los cálculos de mecánica cuántica realizados por el grupo de investigación del profesor Breugst también fueron cruciales para una comprensión fundamental inicial. "Estos cálculos son una pieza importante del rompecabezas a la hora de explicar la causa de la selectividad de sitios raros, sin los cuales faltarían aquí hallazgos importantes", dice Breugst sobre el trabajo conjunto.
Posible aplicación en la investigación de fármacos o la química sostenible
Las amidas son importantes componentes básicos tanto en principios activos como en materiales, por lo que este trabajo aporta importantes conocimientos para la producción más sencilla de moléculas biológicamente activas complejas o, por ejemplo, para el reciclado altamente eficiente de plásticos con hidrógeno sostenible. "Seguiremos investigando activamente en esta dirección en particular en el futuro", afirma Teichert.
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