Η έλλειψη πόρων και η συνεχής διάδοση της έννοιας της αειφορίας ως μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση για την αποτελεσματική και αποδοτική χρήση των διαθέσιμων πόρων έχουν πρόσφατα βρει τον δρόμο τους στον τομέα της χημείας. Μια κοινή έννοια της βιωσιμότητας είναι η ανάκτηση και επαναχρησιμοποίηση/ανακύκλωση πόρων. Στη χημεία, ειδικά στην κατάλυση, η ανάκτηση και η επαναχρησιμοποίηση των καταλυτών παραμένει μια μεγάλη πρόκληση παρά την πιθανή χρησιμότητά της για βιώσιμη χημεία.
Επί του παρόντος, η ακινητοποίηση του καταλύτη σε στερεό υπόστρωμα αδιάλυτο στο μέσο αντίδρασης είναι μια κοινή μέθοδος για την ανάκτηση και την επαναχρησιμοποίηση καταλυτών. Αυτή η προσέγγιση είναι σχετικά αποδοτική, οικονομικά αποδοτική και έχει χαμηλό περιβαλλοντικό αντίκτυπο. Έχουν αναπτυχθεί διάφορες προσεγγίσεις για την ακινητοποίηση διαφόρων καταλυτών. Μεταξύ αυτών, εκείνες που βασίζονται σε οργανοκαταλύτες έχουν τραβήξει την προσοχή της έρευνας επειδή στερούνται κοινών προβλημάτων που σχετίζονται με την ακινητοποίηση των καταλυτών, όπως η έκπλυση και η αστάθεια που προκαλείται από την ευαισθησία.
Η ανάκτηση και η επαναχρησιμοποίηση ακινητοποιημένων οργανοκαταλυτών περιορίζεται από δύο βασικούς παράγοντες. Από τη μία πλευρά, τα περισσότερα από αυτά εμφανίζουν μειωμένη απόδοση όσον αφορά τους καταλύτες ομογενούς φάσης λόγω της παρεμβολής του καταλύτη από το στερεό υπόστρωμα. Η υπέρβαση αυτού του περιορισμού απαιτεί έναν κατάλληλο συνδετήρα για τη σύνδεση του καταλύτη στο στερεό υπόστρωμα. Από την άλλη πλευρά, η απενεργοποίηση του οργανοκαταλύτη μειώνει τον αριθμό των καταλυτικών κύκλων, περιορίζοντας έτσι την επαναχρησιμοποίησή του. Η απενεργοποίηση θα μπορούσε επίσης να προκαλέσει χημική τροποποίηση που θα μπορούσε να επηρεάσει τις ενεργές θέσεις των καταλυτών. Επιπλέον, τα περισσότερα οργανοκαταλυτικά συστήματα απαιτούν την προσθήκη προσθέτων που απαιτούν πρόσθετα βήματα για να δώσουν καθαρά προϊόντα.
Η χρήση διλειτουργικών οργανοκαταλυτών έχει αναδειχθεί ως μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση για την αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων. Αν και οι διλειτουργικοί διπεπτιδικοί οργανοκαταλύτες έχουν υψηλή καταλυτική δράση στην ομοιογενή φάση, η απόδοσή τους όταν ακινητοποιούνται σε στερεό υπόστρωμα δεν έχει διερευνηθεί επαρκώς. Σε αυτό το σημείωμα, Ισπανοί επιστήμονες: Δρ. Irma García-Monzón, Dr. σειρά ακινητοποιημένων υβριδικών διπεπτιδίων που βασίζονται σε πολυμερή με βάση το τετραϋδροπυράνιο. Η ερευνητική τους εργασία αυτή τη στιγμή δημοσιεύεται στο ερευνητικό περιοδικό, Προηγμένη Σύνθεση και Κατάλυση.
Στην προσέγγισή τους, οι υποστηριζόμενοι καταλύτες σχεδιάστηκαν λαμβάνοντας υπόψη τη βέλτιστη θέση και προσανατολισμό μεταξύ του στερεού στηρίγματος και του καταλύτη. Η καταλυόμενη από χαλκό αντίδραση κυκλοπροσθήκης αλκυνοαζιδίου χρησιμοποιήθηκε για την ακινητοποίηση των οργανοκαταλυτών σε ένα στερεό υπόστρωμα. Διερευνήθηκαν οι επιδράσεις του προσανατολισμού, της θέσης αγκύρωσης και του μήκους του συνδέτη στην καταλυτική δράση αυτών των καταλυτών στην προσθήκη αλδεϋδών Michael σε β-νιτροστυρένια.
Η ερευνητική ομάδα παρατήρησε ότι οι καταλύτες διευκόλυναν τον μετασχηματισμό διαφόρων υποστρωμάτων με απόδοση που κυμαίνεται από 76 έως 98% και περίσσεια εναντιομερών μεταξύ 94 – 97%. Οι προκύπτοντες καταλύτες παρουσίασαν αρκετά πλεονεκτήματα. Η διλειτουργική τους ιδιότητα καθιστά περιττή τη χρήση προσθέτων κατά την αντίδραση. Ως εκ τούτου, μια απλή διήθηση ακολουθούμενη από εξάτμιση διαλύτη θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να ληφθεί το τελικό προϊόν με υψηλή καθαρότητα. Σε σύγκριση με άλλους, αυτοί οι καταλύτες κατανάλωναν λιγότερη ενέργεια καθώς λειτουργούσαν σε θερμοκρασία δωματίου. Επιπλέον, επιτεύχθηκαν βέλτιστες συνθήκες σε έναν μόνο απρωτικό διαλύτη, επιτρέποντας πιο ολοκληρωμένη πρόσβαση στη δομική πολυπλοκότητα διευκολύνοντας έναν αποτελεσματικό συνδυασμό με άλλα καταλυτικά συστήματα.
Συνοπτικά, ο Δρ. Tomás Martín και οι συνεργάτες του ανέφεραν για πρώτη φορά την επιτυχημένη κατασκευή επαναχρησιμοποιήσιμων πολυμερών με καταλυτική δράση για την εναντιοεκλεκτική προσθήκη αλδεΰδων Michael σε β-νιτροστυρένια που λειτουργούν αποτελεσματικά σε θερμοκρασία δωματίου. Περαιτέρω μελέτες σχετικά με την απενεργοποίηση ακινητοποιημένου καταλύτη παρείχαν χρήσιμες πληροφορίες για την αύξηση της καταλυτικής δραστηριότητας και της διάρκειας ζωής τέτοιων ακινητοποιημένων καταλυτών. Σε δήλωση προς Προόδους στη Μηχανικήο επικεφαλής συγγραφέας Δρ. Tomás Martín σημείωσε ότι η μελέτη τους θα επεκτείνει τον ορθολογικό σχεδιασμό της ακινητοποίησης οργανοκαταλύτη, ένα ουσιαστικό βήμα προς τη βιώσιμη χημεία.
