İllinoys Urbana-Şampeyn Universitetinin kimyaçıları fermentlərdən ilham alaraq, bir çox dərmanların, qidaların, şəxsi qulluq vasitələrinin və digər istehlak mallarının əsas funksional komponentləri olan efirlərin sintezini sadələşdirmək üçün katalizator hazırlayıblar. Katalizator standart sintez protokollarına uyğun olaraq tələb olunan addımlar və miqdarlara ehtiyacdan yan keçərək iki kimyəvi inqrediyenti bir araya gəlmək üçün düzgün yaxınlıq və mövqeyə qoyur.

U. of I. kimya professoru M. Christina White-ın rəhbərliyi ilə tədqiqatçılar öz nəticələrini Science jurnalında dərc ediblər .

“Efirlər çox vacib molekullardır – onlar hər şeydə var – və bizim yanaşmamız həqiqətən onların yaradılması prosesini asanlaşdırır, həmçinin əvvəllər edə bilmədiyimiz efirləri düzəltməyə imkan verir” dedi Uayt. “Biz həmişə təbiətdən ilham alırıq. Fermentlər bizə bu reaksiyaları daha yaxşı, daha sadə və daha səmərəli edə biləcəyimizi göstərdi.”

Tədqiqatın ilk müəllifi aspirant Sven Kaster bildirib ki, efir hazırlamaq üçün ideal inqrediyent birləşməsi spirt və alken adlanan karbohidrogendir, lakin onlar bir-birinə qarışsalar, öz-özünə reaksiya verməyəcəklər. Dərslik protokolu spirtdən protonun qoparılmasını nəzərdə tutur ki, bu da onu reaktiv edir, lakin nəticədə istənilən efirin çıxarılması lazım olan məhsullardan ibarət qarışıq kokteyl yaranır. O, həmçinin faydalı olmaq üçün kifayət qədər efir əldə etmək üçün böyük miqdarda inqrediyent tələb edir ki, bu da mürəkkəb, qiymətli komponentlər üçün praktiki deyil.

“Biz problemi həll etmək üçün fərqli yanaşma tətbiq etdik” dedi Kaster. “Biz spirti aktivləşdirmək istəmədik və böyük miqdarda reaksiya partnyorlarından istifadə etmək istəmədik.”

Tədqiqatçılar alkendə karbon və hidrogen arasında əlaqə yaradaraq, alkenin spirtlə reaksiya verməsini təmin edən palladium metalı olan öz-özünə yığılan kiçik molekullu katalizatorlar hazırlayıblar. Onlar katalizatorları SOX adlandırdılar. Bununla belə, yalnız alkenləri reaktiv etmək tədqiqatçıların istədiyi efirləri əldə etmək üçün kifayət etmədi.

https://www.youtube.com/embed/4twNJ_LHblo?color=whiteKredit: İllinoys Universiteti Urbana-Champaign

Onlar fermentlərin təbiətdəki mürəkkəb reaksiyaları necə kataliz etdiyinə baxaraq ilham almaq üçün biologiyaya müraciət etdilər: reaksiya partnyorlarını bir-birinə yaxın yerləşdirməklə və reaksiya vermək üçün düzgün oriyentasiyada, Uayt dedi. Onlar SOX katalizatorunun Sven-SOX-un spesifik həndəsə və elektron xassələri olan bir versiyasını istehsal etdilər ki, aktivləşdirilmiş alken və spirt istənilən efirləri istehsal etmək üçün düzgün uyğunlaşsınlar.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1726213248&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-09-enzyme-catalyst-chemicals-position-ethers.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI4LjAuNjYxMy4xMzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMjguMC42NjEzLjEzOCJdLFsiTm90O0E9QnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEyOC4wLjY2MTMuMTM4Il1dLDBd&dt=1726210873000&bpp=1&bdt=105&idt=78&shv=r20240911&mjsv=m202409090101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Ddd084782a3980897%3AT%3D1725971170%3ART%3D1726212851%3AS%3DALNI_Ma1uv12HX_ctV-7loP2Dla_dLGslw&eo_id_str=ID%3D6cdee71e935b6dcb%3AT%3D1725971170%3ART%3D1726212851%3AS%3DAA-AfjZEH1DAbfRV50frmhACTroQ&prev_fmts=0x0%2C1903x911&nras=2&correlator=523559875522&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=2725&biw=1903&bih=911&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C31086864%2C42531706%2C44795922%2C95331833%2C95338228%2C95338243%2C95341662%2C95342032%2C95342457%2C31086974%2C95341671&oid=2&pvsid=523566349664555&tmod=2134885222&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fsort%2Fdate%2Fall%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C911&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=M

“Elə bil ki, iki nəfər əl-ələ tutmaq istəyirsə, bir-birinə yaxın olmalıdırlar. Amma bunu rahat etmək üçün onlar da doğru yola baxmalıdırlar”, – Uayt deyib. “Biz bu iki funksiyanı, yaxınlıq və mövqeni bir araya gətirdik və bir növ öz-özünə yığılan “fermentimizi” yaratdıq, lakin sadə komponentlərlə.”

Sven-SOX katalizatoru efir yaradan reaksiyaların geniş spektri üzərində işləyirdi. Tədqiqatçılar 130-dan çox efir istehsal etdilər, o cümlədən mürəkkəb, həcmli olanlar, indiyə qədər başqa vasitələrlə istehsal etmək çətin idi.

“Bizim yanaşmamızın əsas üstünlüyü ümumilikdir. Biz əvvəllər hazırlanmamış, yeni və ya faydalı funksiyaları ola biləcək çoxlu efirlər yarada bilərik” dedi Kaster. “Biz çox həcmli və adətən birləşdirmək çətin olan komponentlərlə efirlər hazırlaya bilərik. Bizim reaksiyamız da çox mülayim şərtlərə malikdir və buna görə də dərslik metoduna əsasən, normal olaraq bizim reaksiyalara məruz qalan çox həssas qruplara dözə bilirik. istəmədiyimiz başqa bir üstünlük, daha az materialdan və daha az addımdan istifadə edərək, bu efirləri daha səmərəli etməkdir.

Sonra, tədqiqatçılar digər kimyəvi maddələrin hazırlanması üçün ferment kimi xüsusiyyətlərə malik ola biləcək digər kiçik molekullu katalizatorları araşdırmağı planlaşdırırlar. Onlar həmçinin efir reaksiyalarını və onların optimallaşdırılması yollarını araşdırmağa davam edəcəklər.

“Bu, həqiqətən də fundamental elmin əhəmiyyətini və kiçik molekulların ferment kimi fəaliyyət göstərmə gücünü vurğulayır” dedi. “Bu iş bizə gələcəkdə belə katalizatorların layihələndirilməsi və fermentlərin təbiətdə istifadə etdiyi alətlərdən istifadə haqqında necə düşünəcəyimizi göstərdi. Biz kimya, tibb və sənayedə mühüm problemləri həll etmək üçün bunu gələcək katalizator dizaynına daxil etmək istəyirik.”

Daha çox məlumat: Sven HM Kaster et al, Palladium-katalizli spirtlərin olefinlərlə əks-anionun mövqe tənzimləməsi ilə çarpaz birləşməsi, Elm (2024). DOI: 10.1126/science.ado8027

Jurnal məlumatı: Elm 

Urbana-Champaign İllinoys Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir