Pesquisadores da Tokyo Metropolitan University mostraram que a natureza hidrofóbica sintonizável de géis de siloxano densos está fortemente correlacionada com sua atividade catalítica, demonstrando explicitamente como as moléculas com natureza hidrofóbica diferente no nível molecular interagem de maneira diferente com superfícies de hidrofobicidade diferente. Esta também é a primeira vez que um gel de siloxano se mostrou altamente eficaz para a reação de éteres de silila, comumente usado como um agente de proteção.

Um material hidrofóbico é aquele que repele a água. Os exemplos domésticos incluem revestimentos para frigideiras antiaderentes e smartphones. A hidrofobicidade também desempenha um papel fundamental na natureza, por exemplo, em mecanismos pelos quais certas plantas e animais coletam água da atmosfera, e o empacotamento do DNA nos cromossomos. Nos últimos anos, também foi revelado ser parte da função de catalisadores ácidos, materiais ácidos que podem acelerar as reações químicas, amplamente utilizado na indústria petroquímica. Embora fosse amplamente conhecido que mais hidrofobia levava a uma melhor catálise, não ficou claro por que esse foi o caso devido à estrutura porosa heterogênea dos catalisadores mais comuns.

Assim, um grupo de pesquisadores liderado pelo Dr. Hiroki Miura e pelo Prof Tetsuya Shishido da Universidade Metropolitana de Tóquio estudou a atividade catalítica de um gel denso de siloxano, uma espécie de borracha de silicone, com grupos sulfo ácidos anexados. Mais importante, esses géis podem ser cobertos com quantidades controladas de grupos de ácido e grupos de metila hidrofóbicos, permitindo o controle fino da hidrofobicidade. Esses géis também não são porosos, apresentando uma superfície que é coberta em apenas dois grupos principais, permitindo uma quantificação mais simples, mas mais precisa do ambiente de superfície.

O grupo estudou a catálise da hidrólise (quebra da ligação com água) de acetatos de alquila, comumente usado para a produção de tintas, fragrâncias, e até mesmo plásticos; eles descobriram que acetatos com mais tempo, caudas mais hidrofóbicas em sua estrutura molecular se beneficiaram de catálise aumentada com uma razão sulfo-para-metil mais baixa. Pelo contrário, moléculas menos hidrofóbicas foram catalisadas com menos eficácia devido a grupos sulfo menos disponíveis. Eles demonstram claramente que a afinidade da água com os locais de catálise pode dificultar a abordagem de diferentes moléculas; isso pode ser aproveitado para gerar seletividade e aumentar a atividade.

Além disso, o catalisador de siloxano foi aplicado à desprotecção de éteres silílicos. Éteres silílicos são grupos de proteção, anexado a grupos que precisam de proteção contra reações indesejadas. Para torná-los disponíveis novamente, eles devem ser facilmente desprotegidos. O grupo mostrou pela primeira vez que os catalisadores de gel de siloxano são altamente eficazes na desproteção de éteres silílicos, uma etapa de reação chave em reações comuns, como a construção de nucleotídeos artificiais (ou DNA). Com mais compreensão de como o ambiente molecular está ligado ao funcionamento, eles esperam que novos aprimoramentos químicos a esses catalisadores possam abrir o caminho para novas funções e aplicações.