De affiniteit van chloride en andere ionen voor organische receptoren is omgekeerd evenredig met de diëlektrische constante van het omringende oplosmiddel. En nu we dat eenmaal weten kunnen we voorspellen of zo’n receptor in de praktijk net zo goed gaat werken als in theorie, schrijven Amar Flood en collega’s van de universiteit van Indiana in het tijdschrift Chem.

Floods lab werkt al jaren aan zulke anionen bindende ringen, met vijfpuntige ‘cyanosterren’ als meest opvallende specialiteit. Hij wil er onder meer vloeibaar nucleair afval mee sorteren, maar denkt ook aan bodemsanering (chloride, nitraat en fosfaat) en zelfs waterontzilting.

Uitrekenen hoe zo’n receptor er uit moet zien om exact rond een specifiek anion te passen en het dus stevig te binden, is zo moeilijk niet. Maar voorspellen of het in de harde praktijk net zo goed werkt als op papier, kon Flood tot nu toe niet. Alle interacties met een groot aantal omringende oplosmiddelmoleculen uitrekenen, en bepalen of ze de ring vervormen of hem zélf vullen, is simpelweg niet te doen.

In een persbericht vergelijkt Flood het met een apparaat dat je in de ruimte bouwt om het vervolgens op de oceaanbodem te gaan gebruiken.

Zijn Chem-publicatie biedt nog steeds geen volledige oplossing voor het probleem maar wel een nuttige eerste aanzet. Promovendus Yun Liu heeft de affiniteit tussen chloride-ionen en macrocyclische triazolofaanreceptoren gemeten in een groot aantal ‘aprotische’ (dus geen H⁺ afsplitsende) organische oplosmiddelen met sterk uiteenlopende diëlektrische constantes (ε_r). Wat de conclusie opleverde dat een lage ε_r (chloroform, ε_r = 4,7) de affiniteit sterk in de weg zit. Stijgt de ε_r, dan wordt het effect minder. Bij aceton (ε_r = 20,5) is het effect ongeveer weg. Als de ε_r nog verder stijgt (Flood heeft onder meer DMSO geprobeerd, ε_r = 56,2), maakt dat geen merkbaar verschil meer.

Probeer je het met een willekeurig ander oplosmiddel, dan blijkt deze vuistregel eveneens op te gaan.

Achteraf zijn de auteurs er aan gaan rekenen met dichtheidsfunctionaaltheorie. De resultaten bevestigden dat het idee inderdaad nog niet zo gek is.

bron: Indiana University