Ny katalysator opnår hidtil usete aktiviteter

Forskere har udviklet en ny katalysator til syntetisering af aromatiske aminer, som er centrale byggesten i mange lægemidler og pesticider. Systemet er mere aktivt end konventionelle katalysatorer, så der kræves mindre energi under reaktionen, og vanskelige forbindelser kan syntetiseres.

Holdene ledet af professor Viktoria Däschlein-Gessner og professor Lukas Gooßen, der arbejder sammen på Ruhr-Universität Bochum som en del af Ruhr Explores Solvation-klynge af ekspertise, rapportere om resultaterne i journalen Angewandte Chemie , offentliggjort online på forhånd den 19. november 2018.

Tilknyttede økologiske grupper afgørende

Bindinger mellem kulstof- og nitrogenatomer skal dannes for at producere aromatiske aminer – ringformede nitrogenholdige forbindelser. Udgangsmaterialerne er visse nitrogenforbindelser, primære eller sekundære aminer, og ringformede forbindelser, som oprindeligt ikke indeholder nitrogen og omtales som arylhalogenider. Reaktionen er kun mulig med en palladiumkatalysator. Ved at binde organiske grupper - kaldet ligander - til metalkatalysatoren, det lykkedes Bochum -kemikerne at øge reaktionens effektivitet betydeligt.

Mere effektiv end konventionelle systemer lige fra starten

"Med det nyudviklede ligandsystem, vi har øget palladiumkatalysatorernes aktivitet i en sådan grad, at reaktionen er hurtigere og mere effektiv end med systemerne optimeret over mange år, "siger Viktoria Däschlein-Gessner. Forskningsgrupper over hele verden arbejder intensivt på målrettet design af sådanne ligander." Imidlertid, aktiviteten af ​​de nye udviklinger kommer sjældent i nærheden af ​​aktiviteten for de katalysatorer, der løbende er blevet optimeret gennem årtier, "fortsætter Däschlein-Gessner.

Det nydesignede system i Bochum viste sig straks at være mere aktivt end de systemer, der bruges i industrien. Det kan bruges til at koble klorholdige aromatiske forbindelser med mange forskellige aminer ved stuetemperatur inden for en time. Med eksisterende katalysatorer, dette tager ofte flere timer og temperaturer på 100 grader Celsius og mere.

"Selv efter mange optimeringsrunder, de etablerede katalysatorer på dette område synes ikke at have meget plads til forbedring, "siger Lukas Gooßen." Dog, vores ligandsystem åbner op for nye muligheder for at øge effektiviteten."

Formanden for organisk kemi I, ledet af Lukas Gooßen, og formanden for uorganisk kemi II, ledet af Viktoria Däschlein-Gessner, arbejder sammen om at optimere katalysatorstrukturer og teste, om de udviklede systemer kan overføres til andre reaktionstyper. En industriel partner er allerede blevet opmærksom på det nye system og arbejder på at gøre det klar til markedet og bruge det i industriel skala.