眼蛋白可以清除超级催化剂

由波士顿麻省理工学院的化学家Frank W browrth和Julius Rebek发明,催化剂是模仿人类可以看到的一种蛋白质。它包含称为偶氮苯的分子,其携带两个受体,每个受体一端,与含有腺嘌呤的化合物结合。

腺嘌呤是DNA和RNA中四个化学基因之一,用于阐明遗传密码。当与两种腺嘌呤化合物结合时,催化剂充当模板,将分子结合在一起。

其他模板催化剂的一个臭名昭着的问题是它们通常比反应产物更好地与起始材料结合。这意味着产物不会释放,催化剂不能用于另一个反应循环。

Würthner和Rebeks的解决方案是复制人眼。进入眼睛的光线改变了一种叫做视网膜的蛋白质的形状,触发了一系列事件,导致神经冲动被发送到大脑。

研究人员选择偶氮苯,因为它在暴露于光线时同样会改变形状。在紫外光下,催化剂的偶氮苯主链在其中点处铰接,使得两个受体紧密结合在一起,使它们催化两个含腺嘌呤的分子之间的反应。

然而,当用可见光照射时,骨架伸直,迫使受体分开并使它们释放反应产物。通过再次用紫外线照射它,催化剂可以转换回其活性形式(Angewandte Chemie,第34卷,第446页)。

这是第一个可光转换的模板催化剂,W?rthner说,他认为偶氮苯可与其他受体配合生成其他反应的超催化剂。如果是这样,新催化剂可用于控制仅涉及少量分子的反应。

基板可以使用不同波长的光来随意打开和关闭单个催化剂分子。这样,在反应过程中不需要丢失底物分子。

这对于试图制造微小化学传感器的科学家来说非常有用。

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