Hvordan selenforbindelser kan blive katalysatorer

Kemikere ved Ruhr-Universität Bochum har testet en ny tilgang til aktivering af kemiske reaktioner baseret på grundstoffet selen. De viste, at selen kan danne bindinger svarende til hydrogenbindinger, resulterer i accelererede reaktioner. Den nøjagtige mekanisme er beskrevet af teamet på Chair of Organic Chemistry 1 i Bochum, herunder prof dr. Stefan Huber og Patrick Wonner, i journalen Angewandte Chemie , i samarbejde med Prof Dr Daniel Werz fra Braunschweig University of Technology.

Traditionelt, metalkomplekser anvendes som aktivatorer og katalysatorer. De danner fuldstændige, dvs. kovalente bindinger med det molekyle, hvis reaktioner de formodes at accelerere. Imidlertid, metallerne er ofte dyre eller giftige.

Svagere bindinger er tilstrækkeligt

I de seneste år har det er blevet tydeligt, at en kovalent binding ikke er absolut nødvendig for aktivering eller katalyse. Svagere bånd, såsom hydrogenbindinger, kan være tilstrækkeligt. Her, bindingen dannes mellem et positivt polariseret brintatom og det negativt polariserede centrum af et andet molekyle. På samme måde som brint, elementer i gruppe 17 i det periodiske system, nemlig halogener såsom klor, bromid og jod, kan danne svage bindinger – og dermed fungere som aktivatorer eller katalysatorer.

Stefan Hubers team overførte dette princip til elementer fra gruppe 16 i det periodiske system, dvs. kalkogener. Forskerne brugte forbindelser med et positivt polariseret selenatom. Det danner en svag binding til reaktionens substrat, hvis transformation blev accelereret med 20 til 30 gange som resultat.

Til sammenligningsformål, kemikerne testede også forbindelser, hvor de havde erstattet selencentret med et andet grundstof. Molekyler uden selen accelererede ikke reaktionen. "Følgelig, den observerede effekt kan tydeligt tilskrives selen som aktivt center, " siger Huber.

Bedre end svovl

I tidligere undersøgelser, kun ét sammenligneligt tilfælde af kalkogenkatalyse var dukket op; der, svovl blev brugt i stedet for selen. "Da selen lettere kan polariseres end svovl, det har større potentiale som katalysatorkomponent på lang sigt, " forklarer Stefan Huber. "I kombination med halogenbindinger, kalkogenbindinger har tilføjet to fascinerende mekanismer til kemikernes repertoire, for hvilke der ikke er nogen kendt ækvivalent i naturen, for eksempel i enzymer."

I næste trin, holdet planlægger at demonstrere, at selenforbindelser kan bruges som passende katalysatorer. På nuværende tidspunkt forskerne omtaler dem som aktivatorer, da der skal relativt store mængder af stoffet til for at udløse reaktionen. Dette skyldes, at udtrykket katalysator ikke kan bruges, før mængden af ​​de nødvendige selenforbindelser er mindre end mængden af ​​de udgangsmaterialer, der kræves til reaktionen.