Katalizatorius pagamintas iš geležies gali sukelti svarbią reakciją organinių junginių gamybai

Benzininė krūmapjovė 0,9 kW Tonino Lamborghini PB 33 B TL (Liepa 2019).

Anonim

Paprastas geležies katalizatorius gali pakeisti brangiai kainuojantį rutenį reakcijoje, kuri gali būti naudojama generuojant įvairias sudėtingų organinių junginių bibliotekas, parodė trys Keio universiteto mokslininkai1. Ši išvada verčia pigiau gaminti sudėtingas organines molekules, tokias kaip organinės elektroninės medžiagos ir terapiniai vaistai.

Organinės molekulės daugiausia susideda iš anglies ir vandenilio atomų, taip pat keli kiti "heteroatomai", tokie kaip azotas, deguonis ar chloras. Chemikai tradiciškai naudoja šių heteroatomų reaktyvumą, norėdami sukurti sudėtingus produktus iš paprastų pradinių molekulių. Tačiau šis metodas gali reikalauti ilgos reakcijų sekos, kad konkrečiam pertvarkymui įdiegti teisingą heteroatomų rinkinį, todėl sintezė yra brangi ir daug laiko.

Veiksmingesnis būdas padaryti organines molekules yra tiesiogiai manipuliuoti molekulės anglies-vandenilio ryšiais. Ši reakcija, žinoma kaip anglies ir vandenilio jungčių funkcionalizacija, susilpnina anglies ir vandenilio ryšį ir tuomet pakeičia vandenilį kitu elementu, tokiu kaip anglies, deguonies ar azoto. Tačiau kadangi organinėse molekulėse paprastai yra daug tokių junginių, sunku selektyviai sukelti reakciją tik norimam anglies-vandenilio ryšiui.

Vienas iš būdų šio selektyvumo pasiekti yra katalizatoriaus naudojimas, tačiau dažnai tai brangūs brangieji metalai, tokie kaip rodis, paladis arba rutenis. Taigi yra didelis postūmis pakeisti šiuos brangiųjų metalų katalizatorius pigesniais katalizatoriais, pagamintus iš nebrangių, gausių metalų, tokių kaip geležis.

Dabar Fumitoshi Kakiuchi ir jo darbuotojai Naoki Kimura ir Takuya Kochi Keio universitete parodė, kad paprastas geležies junginys katalizuoja aromatinių ketonų anglies-vandenilio alkilinimą alkenuose. Geležies junginys tai daro prijungdamas prie aromatinio žiedo ketonų grupės, kuri nukreipia gaunamą alkeno molekulę prie gretimo, "orto" aromatinio žiedo padėties. Trio parodė, kad šiai reakcijai gali būti naudojama daug įvairių alkenų.

Ankstesni tyrimai parodė, kad geležis gali paversti šią transformaciją, tačiau geležis buvo sunaudota procese. "Šie precedentiniai stechiometrinės reakcijos davė mums patarimų, kaip sukurti geležies katalizuotą orto-selektyvų anglies-vandenilio alkilinimą su aromatiniais ketonais su alkenu", - aiškina Kakiuchi.

Kitas anglies ir vandenilio funkcionalizavimo reakcijos sritis yra sukurti "regioselektyviuosius" katalizatorius, kurie selektyviai nukreipia tam tikrą anglies ir vandenilio jungtis, nereikalaujant tokios orientacinės grupės kaip ketonas. "Regioselektyvus aromatinių junginių angliavandenilių funkcionalizavimas, nenaudojant režisierių grupės, vis dar yra gana sunkus, " pažymi Kakiuchi. "Mes ketiname plėtoti tokio tipo regioselektyvų anglies-vandenilio funkcionalizavimą, naudojant priedus ar ligandus."

menu
menu