Схема протекания реакции синтеза ацетата. Изображение авторов исследования.

ПЦР позволяет получить достаточное для анализа количество ДНК при наличие всего нескольких молекул. Особый фермент синтезирует их, используя в качестве матрицы имеющиеся молекулы ДНК. В химии анализ малого количества вещества можно провести с помощью масс-спектрометрии (именно таким способом "Феникс" ищет органические молекулы на Марсе). Однако проведение масс-спектрометрического анализа не всегда возможно, кроме того, для проведения определенных исследований необходимо относительно большое количество вещества.

Химики из Северозападного университета в Иллинойсе, США, вместо фермента использовали катализатор - две молекулы N,N'- этиленбис(салицилальдимината) никеля(II), также известного как Ni(salen), присоединенных к атому цинка. Такая структура способна ускорять протекание реакции синтеза ацетата из двух других органических молекул.

Несколько комплексов цинка и Ni(salen) химики соединили друг с другом при помощи гибких молекулярных структур, содержащих атом родия. В таком состоянии, получившем название закрытого, катализатор был неактивен. Однако при добавлении следовых количество молекул ацетата, система переходила в открытое состояние. Атомы родия специфически узнавали молекулы ацетата и связывались с ними. При этом связи, соединяющие родий с комплексом цинка и Ni(salen), разрушались, и "свободный" катализатор начинал "запускать" реакцию синтеза.

Новые молекулы ацетата соединялись с атомами родия, "сдерживающими" другие молекулы катализатора. Таким образом, число молекул ацетата увеличивалось по экспоненте до тех пор, пока в реакционной смеси не заканчивались исходные компоненты.

Такой тип реакций, когда продукт стимулирует протекание реакции, получил название автокаталитических. В системе, разработанной американскими химиками, продукт реакции (ацетат) сам не катализирует ее протекание, а лишь стимулирует "внешний" катализатор. По мнению авторов работы, эта особенность позволяет адаптировать систему не только для синтеза ацетата.