Niet alleen redoxreacties kun je katalyseren met een elektrisch veld. Met een Diels-Alderreactie lukt het bijvoorbeeld ook terwijl daarin geen elektronen worden doorgegeven, schrijven Spaanse en Australische onderzoekers in Nature.

Waarbij moet worden aangetekend dat het niet gaat om een reactie in oplossing maar om afzonderlijke moleculen die met de naald van een scanning tunneling-microscoop (STM) tegen elkaar werden gedrukt.

Zo’n Diels-Alder-cycloadditie is een klassieke organische reactie waarbij twee moleculen aan elkaar worden gezet. Daarbij zie je wel een verandering in het patroon van overlappende elektronenbanen, maar volledig verhuizen van het ene naar het andere atoom doen die elektronen niet.

Tot voor kort werd daarom aangenomen dat een elektrisch veld geen invloed heeft op zo’n reactie. Maar recente berekeningen wijzen uit dat het wel degelijk kan uitmaken: de stabiliteit van het molecuul hangt af van inwendige resonanties, en die worden wel degelijk beïnvloed door een elektrisch veld dat aan de lading van de afzonderlijke atomen trekt.

Albert Aragones, Michelle Coote en collega’s hebben het bestaan van dit effect nu voor het eerst experimenteel aangetoond. Via zwavelbindingen maakten ze een dieen vast aan een STM-tip en een ‘diënofiel’ (in de praktijk een gesubstitueerd alkeen) aan een goudoppervlak daar onder,. Waarna ze die twee aan elkaar probeerden te zetten terwijl ze onderling een spanningsverschil van maximaal 0,75V aanlegden (bij hogere spanning lieten de zwavelbindingen los).

Inderdaad lukte het koppelen mét spanningsverschil bijna vijf keer zo vaak als zonder, op voorwaarde dat de polariteit zo werd gekozen dat de elektronen van het diënofiel naar het dieen toe werden getrokken.

In de News & Views-rubriek tekent Nature er bij aan dat het idee een enorme economische impact kan hebben, mits iemand er een werkwijze bij uitvindt die wél opschaalbaar is.

bron: Nature, Australian National University