Hvordan nitrogen overføres af en katalysator

Udviklingen af ​​nye lægemidler eller innovative molekylære materialer med nye egenskaber kræver specifik modifikation af molekyler. Selektivitetskontrol i disse kemiske transformationer er et af hovedmålene for katalyse. Dette gælder især for komplekse molekyler med flere reaktive steder for at undgå unødvendigt spild for forbedret bæredygtighed. Den selektive indsættelse af individuelle nitrogenatomer i carbon-hydrogen-bindinger af målmolekyler er, for eksempel, et særligt interessant mål for kemisk syntese. I fortiden, disse former for nitrogenoverførselsreaktioner blev postuleret baseret på kvantekemiske computersimuleringer for molekylære metalkomplekser med individuelle nitrogenatomer bundet til metallet. Disse meget reaktive mellemprodukter har, imidlertid, tidligere undsluppet eksperimentel observation. En tæt sammenfiltret kombination af eksperimentelle og teoretiske undersøgelser er derfor uundværlig for detaljeret analyse af disse metallonitren-nøglemellemprodukter og, ultimativt, udnyttelse af katalytiske nitrogen-atomoverførselsreaktioner.

Kemikere i grupperne af professor Sven Schneider, Universitetet i Göttingen, og professor Max Holthausen, Goethe Universitet Frankfurt, i samarbejde med grupperne af professor Joris van Slagern, University of Stuttgart og professor Bas de Bruin, University of Amsterdam, har nu for første gang været i stand til direkte at observere en sådan metallonitren, måle det spektroskopisk og give en omfattende kvantekemisk karakterisering. Til denne ende, et platinazidkompleks blev omdannet fotokemisk til en metallonitren og undersøgt både magnetometrisk og ved hjælp af fotokrystallografi. Sammen med teoretisk modellering, forskerne har nu leveret en detaljeret rapport om en meget reaktiv metallonitren-diradikal med en enkelt metal-nitrogenbinding. Gruppen var desuden i stand til at vise, hvordan den usædvanlige elektroniske struktur af platinmetallonitren tillader målrettet indsættelse af nitrogenatomet i, for eksempel, C-H-bindinger af andre molekyler.

Professor Max Holthausen forklarer, "Resultaterne af vores arbejde udvider væsentligt den grundlæggende forståelse af kemisk binding og reaktivitet af sådanne metalkomplekser, giver grundlag for en rationel synteseplanlægning." Professor Sven Schneider siger:"Disse insertionsreaktioner tillader brugen af ​​metallonitrener til selektiv syntese af organiske nitrogenforbindelser gennem katalysatornitrogenatomoverførsel. Dette arbejde bidrager derfor til udviklingen af ​​nye 'grønne' synteser af nitrogenforbindelser. "