Scienziati dell'Università di agricoltura e tecnologia di Tokyo (TUAT), Giappone, hanno scoperto che un veleno catalizzatore, che disattiva catalizzatori omogenei, può "rinascere" come un ligando efficiente mediante l'introduzione di un sostituente, nelle reazioni chimiche. Questa scoperta è utile per espandere il design del ligando in catalizzatori omogenei. Questa ricerca è stata pubblicata online sulla rivista Organometallici .

Un gruppo di sostanze che interrompono completamente o parzialmente una catalisi per contaminazione è ampiamente noto come veleno catalizzatore. Esempi tipici di veleno catalizzatore sono il mercurio e i composti solforati per la catalisi eterogenea e una sostanza chimica chiamata dibenzocicloottatetraene per la catalisi omogenea. Queste sostanze disattivano il catalizzatore legandosi molto strettamente al sito attivo. Il veleno catalizzatore omogeneo, però, può essere modificato come un ligando efficiente mediante l'introduzione di un sostituente.

Un gruppo di ricerca della TUAT stava cercando ligandi di dieni ciclici per un catalizzatore di rutenio (Ru) per sintetizzare dieni saltati, che sono note per essere sottostrutture di molti prodotti naturali e molecole farmaceutiche. Per errore, si sono imbattuti nel dibenzocicloottatetraene, un veleno catalizzatore omogeneo, funzionare come legante. Dopo lo screening, alla fine hanno scoperto che l'attaccamento del fenile al veleno del catalizzatore era un ligando molto efficiente. tecnicamente, reazione del b-mircene (uno dei più diffusi gruppi di prodotti naturali) con metil acrilato catalizzata da un complesso Ru con 1, Il 5-cicloottadiene (1 moli percento; un tipico legante dienico ciclico) ha prodotto il prodotto di accoppiamento lineare solo con una resa del 23 percento a 30 gradi C per 7 ore. Però, il complesso 5-fenildibenzocicloottatetraene (dibenzocicloottatetraene è stato attaccato a un gruppo fenile) di Ru ha catalizzato la reazione per dare il prodotto con una resa del 97% entro 1 ora nelle stesse condizioni.

Il dibenzocicloottatetraene si lega strettamente al centro Ru per sua natura. Una delle chiavi di questa elevata attività catalitica deriva probabilmente dall'effetto sterico del gruppo fenile. In presenza di catalisi che dà dieni saltati, le molecole di diene saltate formate tendono a rimanere sul catalizzatore come intermedio stabile, ma il gruppo fenile spazza via la molecola del prodotto dal catalizzatore. Come risultato, il catalizzatore può intraprendere azioni per un'ulteriore catalisi.

"Prima di un processo catalitico, normalmente si devono rimuovere le sostanze che agiscono come avvelenamenti del catalizzatore per non disattivare il catalizzatore. Sono fastidiosi nei catalizzatori perché sono strettamente legati al sito attivo nei catalizzatori. Però, la natura fortemente legata al catalizzatore è un vantaggio come legante in catalizzatori omogenei. La nostra scoperta ci ha fatto conoscere una piccola alterazione di un veleno catalizzatore, non solo non ostacola la catalisi, ma porta l'accelerazione della catalisi come ligando di catalizzatore. I nostri risultati sono sicuramente utili all'ulteriore sviluppo della progettazione di leganti resistenti per catalizzatori. In altre parole, un veleno catalizzatore non nasce così, ma può rinascere come un ligando efficiente, " disse Masafumi Hirano, un professore TUAT di chimica e preside dello studio.