Переключаемые катализаторы способны имитировать функции фермента
 Монометаллический каталитический участок помещен в средний слой трехслойного комплекса, который может открываться и закрываться под действием маленьких молекул, обратимо раскрывающих и скрывающих каталитический центр (рисунок – Science) (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Разработанный Чадом Миркином с коллегами из Северозападного универститета синтетический супрамолекулярный комплекс сконструирован для катализа реакции полимеризации циклического сложного эфира, который называется ε-капролактам. Важной, по словам Миркниа, является концепция, по которой, используя аллостерическую регуляцию изменения структуры комплекса можно влиять на активные участки молекулы. Исследователи достигли этого путем включения петель, которые раскрываются, когда хлорид-ионы присоединяются к аллостерическому фрагменту и закрываются при добавлении агента связывающего ионы хлора.
Важно отметить, что система является монометаллической – основанной на алюминий-содержащем каталитическом лиганде, в отличие от биметаллических. Ранее для этих целей использовали только биметаллические структуры. Есть только несколько хорошо известных биметаллических каталитических реакций, но на основе монометаллических частиц известны тысячи каталитических реакций.
Это, безусловно, важное преимущество, отмечает Джуст Рик, возглавляющий отдел супрамолекулярного катализа в Амстердамском университете. По его словам все промышленные катализируемые процессы проходят на момнометаллических катализаторах.
Миркин предполагает применение таких катализаторов за пределами промышленного катализа. Он видит эту работу как шаг в направлении новых сенсорных систем, основанных на синтетической ПЦР (полимеразной цепной реакции). ПЦР используется в диагностике для усиления сигнала, продуцируя миллионы копий обычного фрагмента ДНК. Согласно Миркину, разработанные ими катализаторы могут выполнять аналогичные задачи.
Теоретически, комплекс может распознать специфичную молекулу, приводящую его в активное состояние и способен катализировать синтез таких молекул. Преимущество такого метода в том, что в отличие от ПЦР ученые не ограничиваются лишь нуклеиновыми кислотами. Можно сконструировать структуру для распознавания почти любой молекулы.
Рик считает, что работа – это шаг в направлении именно этой цели. Однако в более близкой перспективе, он заинтересован в других сложных каталитических системах. По его словам, в ближайшем будущем многие будут смотреть в направлении именно мультикаталитических систем и катализа в сложных смесях и поэтому разработка катализаторов, активность которых можно включать и выключать на молекулярном уровне, вне сомнения очень актуальна, по его словам.
Также по теме:
- Селективный катализ с помощью новых координационных соединений на основе иридия
- Впервые обнаружена каталитическая активность наночастиц
Источники: