Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han demostrado que la naturaleza hidrofóbica sintonizable de los geles densos de siloxano está fuertemente correlacionada con su actividad catalítica. demostrando explícitamente cómo las moléculas con diferente naturaleza hidrofóbica a nivel molecular interactúan de manera diferente con superficies de diferente hidrofobicidad. Esta es también la primera vez que se ha demostrado que un gel de siloxano es altamente efectivo para la reacción de éteres de sililo. comúnmente utilizado como agente protector.

Un material hidrofóbico es aquel que repele el agua. Los ejemplos domésticos incluyen revestimientos para sartenes antiadherentes y teléfonos inteligentes. La hidrofobicidad también juega un papel clave en la naturaleza, por ejemplo, en los mecanismos por los cuales ciertas plantas y animales recolectan agua de la atmósfera, y el empaquetado de ADN en cromosomas. En años recientes, También se ha revelado que forma parte de la función de los catalizadores ácidos, materiales ácidos que pueden acelerar las reacciones químicas, ampliamente utilizado en la industria petroquímica. Aunque era ampliamente conocido que una mayor hidrofobicidad conducía a una mejor catálisis, no estaba claro por qué esto era así debido a la estructura porosa heterogénea de los catalizadores más comunes.

Por lo tanto, un grupo de investigadores dirigido por el Dr. Hiroki Miura y el profesor Tetsuya Shishido de la Universidad Metropolitana de Tokio estudió la actividad catalítica de un gel de siloxano denso, una especie de caucho de silicona, con grupos sulfo ácidos unidos. En tono rimbombante, Estos geles pueden cubrirse con cantidades controladas tanto de grupos ácidos como de grupos metilo hidrófobos, permitiendo un control fino de la hidrofobicidad. Estos geles tampoco son porosos, presentando una superficie que está cubierta en solo dos grupos clave, lo que permite una cuantificación más sencilla pero más precisa del entorno de la superficie.

El grupo estudió la catálisis de la hidrólisis (rotura de enlaces con agua) de acetatos de alquilo, de uso común para la producción de pinturas, fragancias e incluso plásticos; encontraron que los acetatos con más tiempo, colas más hidrófobas en su estructura molecular se beneficiaron de una mayor catálisis con una menor proporción de sulfo a metilo. De lo contrario, Las moléculas menos hidrófobas se catalizaron con menos eficacia debido a la menor disponibilidad de grupos sulfo. Demuestran claramente que la afinidad del agua por los sitios de catálisis puede dificultar el acercamiento de diferentes moléculas; esto puede aprovecharse para diseñar tanto la selectividad como el aumento de la actividad.

Es más, el catalizador de siloxano se aplicó a la desprotección de éteres de sililo. Los éteres de sililo son grupos protectores, adjunto a grupos que necesitan protección de reacciones no deseadas. Para que estén disponibles nuevamente, deben ser desprotegidos fácilmente. El grupo demostró por primera vez que los catalizadores de gel de siloxano son altamente efectivos para desproteger los éteres de sililo, un paso de reacción clave en reacciones comunes como la construcción de nucleótidos artificiales (o ADN). Con una mayor comprensión de cómo el entorno molecular está vinculado al funcionamiento, esperan que nuevas mejoras químicas de estos catalizadores puedan abrir el camino a nuevas funciones y aplicaciones.