Maak nanobolletjes van organometaalcomplexen, en je kunt het effect onderzoeken van concentraties die ver boven de normale oplosbaarheid van zo’n katalysator liggen. Bij goudverbindingen levert het alvast onverwachte reactiviteit op, melden UvA-onderzoekers in Angewandte Chemie.

Normaal gesproken probeer je die katalysatorconcentratie juist zo laag mogelijk te houden, meestal op micro- tot millimolair niveau. Ten eerste lost de katalysator dan zelf nog goed op. Ten tweede kun je er zo maximaal gebruik van maken door per katalysatorcomplex een grote voorraad reagentia toe te voegen, zonder bang te hoeven zijn dat die óók niet meer oplossen.

Dat je bij heel hoge concentraties synergie-effecten tussen die katalysatorcomplexen kunt krijgen, leek tot nu toe vooral een interessante gedachte met een uiterst beperkte realiseerbaarheid.

Joost Reek en collega’s hebben daar iets op gevonden. Ze ontwierpen een organische bouwsteen, die zichzelf samen met 23 identieke collega’s kan assembleren tot een poreus nanobolletje. Daarbij dienen 12 palladiumionen als koppelstukken. Aan de bouwstenen kun je een goudchloride koppelen, dat tijdens de zelfassemblage binnenin het bolletje komt te zitten.

Met 24 AuCl’s in één zo’n bolletje kom je uit op een lokale concentratie van 1,1 M. Maar dat kun je variëren door bij een deel van de bouwstenen het AuCl weg te laten: met maar één AuCl per bolletje zit je op 0,05 M.

De overall-concentratie hangt dan weer van het aantal nanobolletjes in de oplossing af, maar kan beperkt blijven tot het gebruikelijke millimolaire niveau. Terwijl de overige reagentia in de oplossing tóch die hoge lokale concentratie tegenkomen, mits ze klein genoeg zijn om de nanobolletjes binnen te kunnen dringen.

Eerste proeven laten dan ook zien dat die nanobolletjes zeldzaam reactief zijn. Normaal doet goud niets zolang het chloride er nog aan zit. Nu wel: vooral bepaalde ringsluitingsreacties blijken er selectief door te worden gekatalyseerd. De onderzoekers vermoeden dat het niet alleen door de hoge concentratie komt, maar ook door de manier waarop de goudchlorides binnen het bolletje tegen elkaar worden geduwd.

bron: UvA, Angewandte Chemie