Jernkatalysator kunne gøre vigtige kemiske reaktioner billigere og mere miljøvenlige

En katalysator er en nøgleingrediens i mange kemiske reaktioner. Det gør det lettere for et molekyle at ændre sig til et andet molekyle uden at blive ændret i sig selv, hvilket betyder, at det kan bruges flere gange. Men mange katalysatorer er lavet af ædle metaller, hvilket gør dem dyre og potentielt skadelige for miljøet. Nu har forskere designet en katalysator lavet af et meget mere rigeligt metal - jern - for at lette en vigtig kemisk reaktion:olefinmetatesereaktionen. Deres arbejde blev udgivet for nylig i Nature Catalysis .

"Olefinmetatesereaktionen er blandt de mest anvendelige katalytiske reaktioner for carbon-carbon dobbeltbindingsdannelse," forklarede Satoshi Takebayashi, en forsker ved Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST), som var involveret i arbejdet. "Carbon-carbon dobbeltbindinger er en vigtig binding, der findes i mange kemiske produkter."

Olefiner er en klasse af forbindelser med carbon-carbon dobbeltbindinger. Olefinmetatesereaktionen producerer nye carbon-carbon-dobbeltbindinger ved at bytte carbonatomerne i olefiner. Katalysatoren letter denne ombytning ved at bryde de oprindelige dobbeltbindinger og få nye til at dannes.

I øjeblikket er en af ​​de mest populære katalysatorer for denne reaktion lavet af det ædle metal, ruthenium. Formålet med denne undersøgelse var at lette reaktionen ved hjælp af en katalysator lavet med et meget mere rigeligt metal, jern, og dermed gøre hele processen billigere og mere miljøvenlig. Dette har været et længe søgt mål i det videnskabelige samfund, da ruthenium og jern er i samme gruppe i det periodiske system og derfor forventes at have lignende egenskaber.

Til denne undersøgelse designede forskerne et nyt jernkompleks og demonstrerede, at det kunne bruges som en katalysator i olefinmetatesereaktionen. De viste, at det virkede ved at skabe en polymer - et langkædet molekyle lavet af mindre kemiske enheder.

På trods af succesen med denne forskning fremhævede Takebayashi, at de avancerede ruthenium-baserede katalysatorer stadig er meget mere anvendelige end de nyoprettede jernbaserede. Jernkatalysatoren er ustabil og mindre aktiv, når den udsættes for luft og fugt. Disse begrænsninger skal rettes, før jernkatalysatoren kan erstatte ruthenium-katalysatoren.

"Denne undersøgelse kan være nyttig for andre forskere på området," konkluderede Takebayashi. "Jeg håber, at jernbaserede katalysatorer kan udvikles yderligere ved at bruge denne viden." + Udforsk yderligere

Kemikere udvikler en række industrielt vigtige syntetiske processer