Mark Davis en collega’s van Caltech presenteren de eerste molzeef die chiraal genoeg is om te werken als enantioselectieve katalysator. Nu duidelijk is hoe je zulke structuren moet synthetiseren kun je gaan denken aan toepassingen in de farma. Je zou er geneesmiddelen mee kunnen maken die alleen de werkzame spiegelbeeldvorm van de actieve ingrediënten bevatten, suggereert een PNAS-publicatie.

Tweede auteur is Joel Schmidt, die bij Davis promoveerde op dit onderwerp en inmiddels als postdoc werkzaam is in Utrecht.

De ‛enantioverrijkte’ molzeef, zoals de auteurs hem zelf noemen, is een zeolietachtig materiaal. Net als een echte zeoliet is het een poreuze massa van kristallen; het verschil is dat er naast zuurstof, aluminium en silicium ook een beetje germanium in zit verwerkt. De gekozen kristalstructuur, die bekend staat als STW, is in theorie chiraal, wat wil zeggen dat er een spiegelbeeldvorm van bestaat. Dat geldt overigens voor meer zeolietstructuren. Alleen kristalliseren die normaal gesproken zo slordig uit dat je in de praktijk niets merkt van die chiraliteit.

Dat uitkristalliseren gebeurt vaak rond organische moleculen die dienen als sjabloon; achteraf ets je die organic structure-directing agents (OSDA’s) weg zodat een porie overblijft. En om een merkbaar chirale poriestructuur te krijgen, blijk je niet alleen de OSDA zelf chiraal te moeten maken. Je moet hem ook zo ontwerpen dat de kristalstructuur er precies omheen past, en dus zo min mogelijk wordt getriggerd om defecten te vormen. Dat is vooral een kwestie van computational chemistry: op de computer simuleren wat er rond zo’n OSDA zal gebeuren.

Het resultaat is nog lang niet perfect, maar wel aantoonbaar enantioselectief. De auteurs hebben er de ringopening van 1,2-epoxyalkanen met methanol mee gekatalyseerd; het product van zo’n reactie is chiraal en je blijkt inderdaad beduidend meer van het ene spiegelbeeld in handen te krijgen dan van het andere.

De enantioverrijkte molzeef blijkt trouwens ook het ene spiegelbeeld van 2-butanol beter te absorberen dan het andere. En het beste bewijs dat het werkt, is wellicht dat die voorkeuren worden gespiegeld wanneer je voor de synthese van de molzeef het spiegelbeeld van de OSDA gebruikt.

bron: Caltech