Gli studi sulla sintesi e l'applicazione di materiali chirali hanno un importante significato scientifico e valore di mercato. Tuttavia, la progettazione, la sintesi e l'applicazione dei materiali chirali sono ancora agli inizi e la ricerca pertinente è limitata ai materiali polimerici chirali naturali e a pochissimi materiali chirali sintetici artificiali.
In risposta ai problemi chiave di sintesi, caratterizzazione e ricerca sui meccanismi nel campo dei materiali chirali, i ricercatori dell'Istituto di bioenergia e tecnologia dei bioprocessi di Qingdao dell'Accademia cinese delle scienze hanno proposto un nuovo concetto di "polimerizzazione a risoluzione cinetica asimmetrica" ( AKRP), che fornisce un nuovo metodo per la sintesi efficiente, la caratterizzazione diretta di materiali polimerici chirali e un nuovo approccio per lo studio del meccanismo di reazione della polimerizzazione asimmetrica.
La sfida nel realizzare AKRP è la progettazione e la sintesi di catalizzatori altamente enantioselettivi. Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno proposto per la prima volta la strategia del "doppio ligando", abilitando i catalizzatori Al chirali (BisSalen) altamente enantioselettivi. La ricerca è pubblicata nel Journal of American Chemical Society .
In questo studio, i ricercatori hanno costruito un nuovo catalizzatore chirale Al (BisSalen) introducendo un secondo ligando in un tipico catalizzatore (Salen)Al. Il catalizzatore chirale (BisSalen)Al elabora prestazioni di enantiodiscriminazione estremamente elevate, con conseguente preferenza del polimero per il monomero con una determinata configurazione ma nessun riconoscimento per il monomero con un'altra configurazione.
I risultati sperimentali mostrano che il complesso chirale (BisSalen)Al mostra un'eccellente enantioselettività durante il processo AKRP, con un eccesso enantiomerico (ee) del monomero non reagito superiore al 99% e un coefficiente di risoluzione cinetica krel superiore a 500, rendendolo il primo catalizzatore AKRP perfetto tra glicolidi racemici a sei membri.
L'analisi dettagliata della risonanza magnetica nucleare e il calcolo teorico della teoria del funzionale della densità hanno dimostrato che il progetto "doppio ligando" ha costruito un microambiente asimmetrico più confinato formato da doppi ligandi, che ha ulteriormente migliorato le prestazioni di enantio-discriminazione del catalizzatore Al (BisSalen), ottenendo così un processo AKRP altamente enantioselettivo.
Si prevede che questa strategia a doppio ligando aprirà la strada allo sviluppo di nuovi catalizzatori enantioselettivi che potrebbero ottenere reazioni AKRP più perfette.
Ulteriori informazioni: Xuanhua Guo et al, Polimerizzazione con discriminazione specifica per la sintesi di poliesteri altamente isotattici, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI:10.1021/jacs.3c14091
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
