Nye kemiske forbindelser gør katalysatorer mere effektive

Et team fra Chair of Inorganic Chemistry II ved Ruhr-Universität Bochum har udviklet nye kemiske forbindelser, der gør katalysatorer mere effektive. Med deres elektroniske og rumlige egenskaber, den nye klasse af såkaldte phosphinligander sikrer, at katalysatorer er mere aktive og mere stabile. I journalen Angewandte Chemie , forskere ledet af prof. Dr. Viktoria Däschlein-Gessner beskriver, hvordan de nye ligander virker på guldkatalysatorer. Gruppen antager, at resultaterne kan overføres til andre katalysatorer, og at systemerne er værd at overveje til bredere industriel anvendelse. Resultaterne blev oprindeligt offentliggjort online den 3. juni, 2018.

Ligander hjælper med at bestemme katalysatoregenskaber

Egenskaberne af en katalysator er ikke kun bestemt af det katalytisk aktive center, men også af atomer eller molekyler bundet til det, som kaldes ligander. Forskere leder specifikt efter sådanne ligander for at optimere katalysatorer og tilpasse dem til bestemte applikationer.

Systemerne udviklet i Bochum vedrører phosphinligander, dvs. forbindelser af fosfor- og kulstofgrupper. "Fosfiner er allestedsnærværende i katalysatorer til syntese af komplekse molekyler, såsom lægemidler, naturlige stoffer og pesticider, "siger Viktoria Däschlein-Gessner, et medlem af cluster of excellence Ruhr Explores Solvation. "Ligandernes udformning afgør, om et kemisk kompleks kan katalysere en reaktion og, hvis så, under hvilke forhold."

Let at producere

De nye ligandsystemer er bemærkelsesværdigt elektronrige phosphiner, som tjener som elektronkilder til katalysatorer og dermed kan stabilisere dem. De kan syntetiseres på adskillige måder fra kommercielt tilgængelige prækursorer. "Det er således nemt at fremstille liganderne i forskellige versioner og tilpasse deres egenskaber, så de passer til en bestemt anvendelse, "forklarer Däschlein-Gessner.

De Bochum-baserede kemikere viste, at høje udbytter ved lave temperaturer ville være mulige i guldkatalyserede reaktioner med liganderne - og uden at det var nødvendigt at møjsommeligt optimere reaktionen.

Lave mængder katalysator tilstrækkelig ved lave temperaturer

Reaktionerne skete endda effektivt, da teamet kun brugte små mængder katalysatorer, hvilket er en økonomisk faktor, der især vedrører dyre ædelmetalkatalysatorer som guld. "Lave reaktionstemperaturer er også interessante fra et industrielt synspunkt, fordi de giver dig mulighed for at spare energiomkostninger og forenkle processer, "Däschlein-Gessner understreger en yderligere fordel ved systemerne.

Den særlige kemiske struktur med såkaldte ylidgrupper, som forskerne integrerede i fosfinen, er afgørende for funktionen af ​​de nye ligander. Liganden kan ikke kun bruges til guldkatalyse, men også til andre former for katalyse.