El diseño de una estructura de bipiridina-rutenio (Ru) confinada estéricamente permite el confinamiento controlado del H2 adsorbido y su suministro a amidas inertes, lo que permite la hidrogenación catalítica de una amplia gama de enlaces amida. La escisión de los enlaces lactama C =O y C – N se logra mediante la activación de un único precatalizador. Crédito:Universidad de Nagoya
¿Qué tienen en común las proteínas y el Kevlar? Ambos presentan moléculas de cadena larga que están unidas por enlaces amida. Estos fuertes enlaces químicos también son comunes a muchas otras moléculas naturales, así como a los productos farmacéuticos y plásticos artificiales. Aunque los enlaces amida pueden dar una gran resistencia a los plásticos, en lo que respecta a su reciclaje en un momento posterior, la dificultad de romper estos enlaces suele impedir la recuperación de productos útiles. Los catalizadores se utilizan ampliamente en química para ayudar a acelerar las reacciones, pero rompiendo los tipos de enlaces amida en plásticos, como el nailon, y otros materiales requieren condiciones duras y grandes cantidades de energía.
Sobre la base de su trabajo anterior, Un equipo de investigación de la Universidad de Nagoya desarrolló recientemente una serie de catalizadores organometálicos de rutenio para romper con eficacia incluso los enlaces amida más duros en condiciones suaves.
"Nuestros catalizadores anteriores podían hidrogenar la mayoría de los enlaces amida, pero las reacciones necesitaron mucho tiempo a alta temperatura y alta presión. Este nuevo catalizador de rutenio puede hidrogenar sustratos difíciles en condiciones mucho más suaves, "dice el autor principal Takashi Miura.
La hidrogenación es el paso clave que conduce a la ruptura de los enlaces amida. El catalizador presenta un átomo de rutenio soportado en un marco orgánico. Este átomo de rutenio puede adsorber hidrógeno y entregarlo al enlace amida para iniciar la descomposición. El equipo probó la posición del hidrógeno en el catalizador en la vía de reacción y modificó la forma de la estructura de soporte. Al asegurarse de que la molécula de hidrógeno esté en la mejor posición posible para la interacción con los enlaces amida, el equipo logró una hidrogenación mucho más eficaz.
El líder del grupo Susumu Saito dice:"Los cambios que hicimos en el catalizador permitieron que algunos enlaces amida complicados se escindieran selectivamente por primera vez. Este catalizador tiene un gran potencial para fabricar péptidos de diseño para productos farmacéuticos y también podría usarse para recuperar materiales de plásticos de desecho para ayudar a realizar una sustancia química antropogénica Ciclo del carbono."
