Wat te doen hebben eiwitten en Kevlar gemeen? Beide hebben moleculen met een lange keten die aan elkaar zijn geregen door amidebindingen. Deze sterke chemische bindingen komen ook veel voor in veel andere natuurlijk voorkomende moleculen, evenals in door de mens gemaakte geneesmiddelen en kunststoffen. Hoewel amidebindingen grote sterkte kunnen geven aan kunststoffen, als het gaat om hun recycling op een later moment, de moeilijkheid om deze bindingen te verbreken, verhindert gewoonlijk het terugwinnen van bruikbare producten. Katalysatoren worden veel gebruikt in de chemie om reacties te versnellen, maar het verbreken van de soorten amidebindingen in kunststoffen, zoals nylon, en andere materialen vereisen zware omstandigheden en grote hoeveelheden energie.

Voortbouwend op hun eerdere werk, een onderzoeksteam van de Universiteit van Nagoya heeft onlangs een reeks organometallische rutheniumkatalysatoren ontwikkeld om zelfs de zwaarste amidebindingen effectief af te breken onder milde omstandigheden.

"Onze vorige katalysatoren konden de meeste amidebindingen hydrogeneren, maar de reacties duurden lang bij hoge temperatuur en hoge druk. Deze nieuwe rutheniumkatalysator kan moeilijke substraten onder veel mildere omstandigheden hydrogeneren. ", zegt hoofdauteur Takashi Miura.

Hydrogenering is de belangrijkste stap die leidt tot afbraak van amidebindingen. De katalysator heeft een rutheniumatoom gedragen in een organisch raamwerk. Dit rutheniumatoom kan waterstof adsorberen en afleveren aan de amidebinding om de afbraak te starten. Het team onderzocht de positie van waterstof op de katalysator in het reactiepad en wijzigde de vorm van het ondersteunende raamwerk. Door ervoor te zorgen dat het waterstofmolecuul de best mogelijke positie is voor interactie met amidebindingen, het team bereikte een veel effectievere hydrogenering.

Groepsleider Susumu Saito zegt:"Door de wijzigingen die we aan de katalysator hebben aangebracht, konden voor het eerst enkele lastige amidebindingen selectief worden gesplitst. Deze katalysator heeft een groot potentieel voor het maken van designerpeptiden voor de farmacie en kan ook worden gebruikt om materialen terug te winnen uit afvalplastic om een ​​antropogene chemische stof te helpen realiseren koolstof cyclus."