I chimici della Ruhr-Universität Bochum hanno testato un nuovo approccio per l'attivazione di reazioni chimiche basate sull'elemento selenio. Hanno dimostrato che il selenio può formare legami simili a quelli dei legami a idrogeno, provocando reazioni accelerate. L'esatto meccanismo è descritto dal team della Cattedra di Chimica Organica 1 a Bochum, tra cui il Prof. Dr. Stefan Huber e Patrick Wonner, nel diario Angewandte Chemie , in collaborazione con il Prof. Dr. Daniel Werz della Braunschweig University of Technology.

Tradizionalmente, i complessi metallici sono usati come attivatori e catalizzatori. Si formano completi, cioè legami covalenti con la molecola di cui dovrebbero accelerare le reazioni. Però, i metalli sono spesso costosi o tossici.

Bastano legami più deboli

Negli ultimi anni, è diventato evidente che un legame covalente non è assolutamente necessario per l'attivazione o la catalisi. Legami più deboli, come i legami idrogeno, potrebbe essere sufficiente. Qui, il legame si forma tra un atomo di idrogeno polarizzato positivamente e il centro polarizzato negativamente di un'altra molecola. Allo stesso modo dell'idrogeno, elementi del gruppo 17 nella tavola periodica, vale a dire alogeni come il cloro, bromuro e iodio, possono formare legami deboli e quindi fungere da attivatori o catalizzatori.

Il team di Stefan Huber ha trasferito questo principio agli elementi del gruppo 16 della tavola periodica, cioè calcogeni. I ricercatori hanno utilizzato composti con un atomo di selenio polarizzato positivamente. Forma un debole legame con il substrato della reazione, la cui trasformazione è stata di conseguenza accelerata da 20 a 30 volte.

A scopo di confronto, i chimici hanno anche testato composti in cui avevano sostituito il centro di selenio con un altro elemento. Le molecole senza selenio non hanno accelerato la reazione. "Di conseguenza, l'effetto osservato può essere chiaramente attribuito al selenio come centro attivo, "dice Huber.

Meglio dello zolfo

In studi precedenti, era emerso un solo caso comparabile di catalisi calcogena; là, lo zolfo è stato usato al posto del selenio. "Poiché il selenio può essere polarizzato più facilmente dello zolfo, ha maggiori potenzialità come componente catalizzatore a lungo termine, " spiega Stefan Huber. "In combinazione con legami alogeni, i legami calcogeni hanno aggiunto due affascinanti meccanismi al repertorio dei chimici, per i quali non esiste un equivalente noto in natura, per esempio negli enzimi."

Nel passaggio successivo, il team intende dimostrare che i composti di selenio possono essere utilizzati come catalizzatori adeguati. Attualmente, i ricercatori li chiamano attivatori, poiché sono necessarie quantità relativamente grandi della sostanza per innescare la reazione. Questo perché il termine catalizzatore non può essere utilizzato finché la quantità dei composti di selenio necessari non è inferiore alla quantità dei materiali di partenza richiesti per la reazione.