Gepubliceerd op 20 januari 2011
Nieuw ontwerp selectieve homogene katalysatoren dichterbij
Gepubliceerd op 20 januari 2011
Pawel Dydio
Scheikundigen van de Universiteit van Amsterdam (UvA) hebben een
biogeïnspireerd rationeel ontwerp van selectieve homogene katalysatoren
een stap dichterbij gebracht. Zij maakten een zogeheten
Rhodium-bisfosfinecomplex met een bindingsplaats voor carboxylaten en
fosfaten. Controle over selectiviteit in reacties is cruciaal voor het
ontwikkelen van duurzame syntheseroutes voor de fijnchemische
industrie. Het onderzoek is onlangs gepubliceerd als back-cover artikel
in het wetenschappelijke tijdschrift 'Angewandte Chemie'.
Homogene katalyse met behulp van overgangsmetalen maakt nieuwe
selectieve syntheseroutes mogelijk. De activiteit en selectiviteit van
de katalysator wordt bepaald door het metaal en het ligand, meestal een
organisch molecuul waar veel variatiemogelijkheden voor bestaan. Het
zoeken naar een selectieve katalysator betekent dan in veel gevallen
ook het zoeken naar een juiste ligand. De natuur gebruikt een veel
breder pallet aan tools om selectiviteit te sturen. Zo wordt het
substraat (de stof), dat moet worden omgezet in een enzym, vaak op de
juiste wijze gepositioneerd door waterstofbruginteracties tussen het
substraat en functionele groepen in de holte van het enzym waar het
substraat wordt omgezet.
Uiterst selectieve reactie
Pawel Dydio, aio in de groep van prof. dr. Joost Reek van de UvA,
maakte een Rhodium-bisfosfinecomplex met een bindingsplaats voor
carboxylaten en fosfaten. Het rhodiumcomplex is een actieve katalysator
voor de hydroformyleringsreactie, de chemische omzetting van alkenen in
aldehyden. Hierbij wordt een aldehyde geïntroduceerd in een C-C dubbele
binding, wat doorgaans leidt tot twee verschillende producten. Dydio
ontdekte dat de reactie uiterst selectief wordt voor alkeen-substraten
met additionele carboxylaat- of fosfaatgroepen die het substraat op
juiste wijze positioneren ten opzichte van het metaal.
Het unieke van het nieuwe systeem van Dydio en zijn collega's is dat de
selectiviteit van de katalysator wordt bepaald door deze positionering
van het substraat. Berekeningen laten zien hoe dit leidt tot hogere
selectiviteit en activiteit. Hoe preciezer het substraat tussen het
metaal en de bindingsplaats past, hoe hoger de selectiviteit. Met deze
resultaten komt een biogeïnspireerd rationeel ontwerp van selectieve
homogene katalysatoren een stap dichterbij. Dit soort katalysatoren en
principes zouden in de toekomst kunnen worden toegepast in de synthese
van verbindingen voor de fijnchemische industrie en voor medicijnen.
Publicatiegegevens
Dydio, P., Dzik, W. I., Lutz, M., de Bruin, B. and Reek, J. N. H.
(2011), `Remote Supramolecular Control of Catalyst Selectivity in the
Hydroformylation of Alkenes', in: Angewandte Chemie International
Edition, Volume 50, Issue 2, januari 2011.
Universiteit van Amsterdam