Ricercatori dell'Agenzia per la Scienza di Singapore, La tecnologia e la ricerca (A*STAR) hanno sfruttato il potere dell'anidride carbonica per creare due molecole simmetriche a forma di stella in un unico passaggio. Queste molecole potrebbero essere utilizzate per costruire complessi, materiali polimerici funzionali utili per la cura della persona, rivestimenti e somministrazione di farmaci.

L'anidride carbonica è una materia prima economica e accessibile che la rende una fonte interessante di molecole potenzialmente utili. "Ma trasformare l'anidride carbonica non è in genere facile, " spiega il ricercatore capo Luo He-Kuan dell'Istituto di ricerca e ingegneria dei materiali di A*STAR.

Il suo team ha sviluppato un percorso semplice per utilizzare l'anidride carbonica per creare composti multicarbonati funzionali che possono essere utilizzati come elementi costitutivi per materiali più complicati. Hanno creato anelli benzenici simmetrici con tre o sei bracci identici comprendenti gruppi carbonati terminati da tripli legami carbonio-carbonio, o "alchini". "Possiamo integrare l'anidride carbonica nella molecola senza la necessità di alte temperature o alta pressione, " dice Luo.

Le molecole a forma di stella sono state realizzate in un unico passaggio. Il team ha introdotto l'anidride carbonica dal ghiaccio secco a un alcol con un gruppo terminale alchinico e anelli benzenici decorati con tre o sei gruppi alchil bromuro. "All'inizio, però, solo alcuni dei rami hanno reagito quindi non abbiamo potuto ottenere il composto desiderato, "Spiega Luo.

Il team ha messo a punto il processo e ha scoperto che le reazioni hanno funzionato in modo più efficiente a temperatura ambiente; con l'anidride carbonica a pressione atmosferica; e con l'aggiunta di un promotore, bromuro di tetrabutilammonio, e la base, carbonato di potassio. "Ci abbiamo provato molte volte e dopo pochi mesi, finalmente abbiamo fatto reagire [i gruppi bromuro in] ​​tutti e sei i rami [con l'alcol], " lui dice.

L'aggiunta del promotore al mix ha raddoppiato il prodotto realizzato. "È probabile che il catione tetrabutilammonio aumenti la velocità di incorporazione dell'anidride carbonica stabilizzando l'anione carbonato, " dice Luo.

Anche il tempo di reazione è fondamentale. "Dovevamo essere pazienti e lasciare che la reazione si completasse per garantire che tutti i rami reagissero". La sintesi della molecola a forma di stella a tre e sei braccia ha richiesto rispettivamente due e quattro giorni.

Gli alchini all'estremità di ciascun braccio in queste molecole dovrebbero teoricamente essere in grado di reagire con una miriade di molecole diverse per produrre una gamma di materiali complessi o funzionali. "Attualmente stiamo cercando di usare il sei braccia, molecola ramificata per costruire molecole a forma di stella più funzionali, che possono trovare applicazioni nella cura della persona, rivestimenti e somministrazione di farmaci, " dice Luo.