Kunstmatig enzym versnelt belangrijke industriële reactie

Engelse chemici werken aan een grote, synthetische katalysator, een "kunstenzym' dat nuttige industriële reacties vele malen kan versnellen.

Jeremy Sanders en collega's van de Universiteit van Cambridge hebben een receptormolecuul gebouwd, dat reacties tot 6000 maal sneller doet verlopen. Het moleculaire "reactievat' bestaat uit een ring van drie porfyrinemoleculen, via tussenliggende chemische groepen met elkaar verbonden. Elk porfyrinemolecuule bevat een centraal zinkion. De centrale holte van het nieuwe molecuul is iets kleiner dan die van een al eerder gelanceerde versie. Twee van de drie centrale zinkionen zijn tevens met pyridinegroepen verbonden.

Sanders en collega's gebruiken hun kunstmatig enzym voor het versnellen van de zogenaamde Diels-Alder reactie, hoeksteen van de industriële chemie. Deze reactie vindt plaats tussen een diëen (een organische verbinding met twee onverzadigde koolstofbindingen) en een dienofyl (een stof die juist graag een diëen opzoekt). Onder de juiste omstandigheden vormen dieen en diënofiel samen een koolstof-zesring, met één dubbele band erin. Deze zesring dient als uitgangspunt voor de produktie van alle mogelijke farmaceutica en landbouwchemicaliën.

Het probleem is dat de Diels-Alder reactie doorgaans traag verloopt, omdat diëen en diënofiel vaak moeite hebben om elkaar in oplossing te vinden. Soms gaat dat zelfs te traag om nog enig industrieel nut te hebben. Vandaar het ontwerp van het kunstmatig enzym. Daarin worden diëen en diënofiel via de pyridinegroepen in de juiste positie gehouden zodat ze meteen kunnen reageren.

Gewoonlijk ontstaat bij de Diels-Alder reactie een mengsel van twee reactieprodukten. Bij gebruik van het nieuwe "kunstenzym' echter zitten de uitgangsstoffen precies in de juiste oriëntatie, zodat maar één van beide produkten ontstaat.

Sanders hoopt zijn "reactievat' nog verder aan te passen om het geschikt te maken voor reacties tussen stoffen die van nature helemaal niet met elkaar reageren. Dat zou kunnen leiden tot de synthese van geheel nieuwe verbindingen.

Een belangrijk verschil met gewone enzymen en katalysatoren is, dat daarvan maar een minuscule hoeveelheid nodig is om de reactie tienduizend maal te versnellen. Van het "kunstenzym' echter is een aanmerkelijke hoeveelheid nodig om de reactie sneller te laten verlopen. Men hoopt daarin nog verbetering te brengen door verdere verfijning van het ontwerp. (New Scientist, 3 april)