Onderzoekers van de Tokyo Metropolitan University hebben aangetoond dat de afstembare hydrofobe aard van dichte siloxaangels sterk gecorreleerd is met hun katalytische activiteit, expliciet demonstreren hoe moleculen met verschillende hydrofobe aard op moleculair niveau verschillend interageren met oppervlakken met verschillende hydrofobiciteit. Dit is ook de eerste keer dat is aangetoond dat een siloxaangel zeer effectief is voor de reactie van silylethers, vaak gebruikt als beschermingsmiddel.

Een hydrofoob materiaal is een materiaal dat water afstoot. Huishoudelijke voorbeelden zijn coatings voor koekenpannen met antiaanbaklaag en smartphones. Hydrofobiciteit speelt ook een sleutelrol in de natuur, bijvoorbeeld, in mechanismen waarmee bepaalde planten en dieren water uit de atmosfeer halen, en het inpakken van DNA in chromosomen. In recente jaren, het is ook onthuld dat het deel uitmaakt van de functie van zure katalysatoren, zure materialen die chemische reacties kunnen versnellen, veel gebruikt in de petrochemische industrie. Hoewel algemeen bekend was dat meer hydrofobiciteit leidde tot een betere katalyse, het was niet duidelijk waarom dit het geval was vanwege de heterogene poreuze structuur van de meest voorkomende katalysatoren.

Dus, een groep onderzoekers onder leiding van Dr. Hiroki Miura en Prof Tetsuya Shishido van de Tokyo Metropolitan University bestudeerde de katalytische activiteit van een dichte siloxaangel, een soort siliconenrubber, met aangehechte zure sulfogroepen. belangrijk, deze gels kunnen worden bedekt met gecontroleerde hoeveelheden van zowel zuurgroepen als hydrofobe methylgroepen, waardoor een fijne controle van de hydrofobiciteit mogelijk is. Deze gels zijn ook niet poreus, een oppervlak presenteren dat in slechts twee hoofdgroepen wordt behandeld, waardoor een eenvoudigere maar nauwkeurigere kwantificering van de oppervlakteomgeving mogelijk is.

De groep bestudeerde katalyse van de hydrolyse (bindingsbreuk met water) van alkylacetaten, vaak gebruikt voor het produceren van verven, geuren, en zelfs kunststoffen; ze ontdekten dat acetaten met langere, meer hydrofobe staarten in hun moleculaire structuur profiteerden van verhoogde katalyse met een lagere sulfo-tot-methylverhouding. Integendeel, minder hydrofobe moleculen werden minder effectief gekatalyseerd door minder beschikbare sulfogroepen. Ze tonen duidelijk aan dat de affiniteit van water voor katalyseplaatsen de nadering van verschillende moleculen kan belemmeren; dit kan worden gebruikt om zowel selectiviteit als verhoogde activiteit te ontwikkelen.

Verder, de siloxaankatalysator werd toegepast om de bescherming van silylethers te verwijderen. Silylethers zijn beschermende groepen, gehecht aan groepen die moeten worden afgeschermd tegen ongewenste reacties. Om ze weer beschikbaar te maken, ze moeten gemakkelijk kunnen worden ontschermd. De groep toonde voor het eerst aan dat siloxaangelkatalysatoren zeer effectief zijn in het ontschermen van silylethers, een belangrijke reactiestap bij veelvoorkomende reacties zoals de constructie van kunstmatige nucleotiden (of DNA). Met meer begrip van hoe de moleculaire omgeving is gekoppeld aan functie, ze hopen dat verdere chemische verbeteringen aan deze katalysatoren de weg kunnen openen naar nieuwe functies en toepassingen.