I ricercatori hanno sviluppato un nuovo catalizzatore per sintetizzare ammine aromatiche, che sono gli elementi costitutivi centrali di molti farmaci e pesticidi. Il sistema è più attivo dei catalizzatori convenzionali, quindi è necessaria meno energia durante la reazione, e composti difficili possono essere sintetizzati.

I team guidati dalla Professoressa Viktoria Däschlein-Gessner e dal Professor Lukas Gooßen, che lavorano insieme alla Ruhr-Universität Bochum come parte del cluster di eccellenza Ruhr Explores Solvation, relazione sui risultati nella rivista Angewandte Chemie , pubblicato online in anticipo il 19 novembre 2018.

Decisivo i gruppi organici attaccati

I legami tra gli atomi di carbonio e di azoto devono essere formati per produrre ammine aromatiche - composti contenenti azoto a forma di anello. I materiali di partenza sono alcuni composti azotati, ammine primarie o secondarie, e composti a forma di anello, che inizialmente non contengono azoto e sono indicati come alogenuri arilici. La reazione è possibile solo con un catalizzatore al palladio. Legando gruppi organici – chiamati ligandi – al catalizzatore metallico, i chimici di Bochum riuscirono ad aumentare significativamente l'efficienza della reazione.

Più efficiente dei sistemi convenzionali fin dall'inizio

"Con il sistema di leganti di nuova concezione, abbiamo aumentato l'attività dei catalizzatori al palladio a tal punto che la reazione è più rapida ed efficiente rispetto ai sistemi ottimizzati in molti anni, " afferma Viktoria Däschlein-Gessner. Gruppi di ricerca di tutto il mondo stanno lavorando intensamente alla progettazione mirata di tali ligandi. "Tuttavia, l'attività dei nuovi sviluppi raramente si avvicina a quella dei catalizzatori che sono stati continuamente ottimizzati nel corso di decenni, " continua Däschlein-Gessner.

Il sistema di nuova concezione a Bochum si è rivelato subito più attivo dei sistemi utilizzati nell'industria. Può essere utilizzato per accoppiare composti aromatici contenenti cloro con molte ammine diverse a temperatura ambiente entro un'ora. Con i catalizzatori esistenti, questo spesso richiede diverse ore e temperature di 100 gradi Celsius e oltre.

"Anche dopo molti round di ottimizzazione, i catalizzatori consolidati in questo settore non sembrano avere molto margine di miglioramento, " dice Lukas Gooßen. "Tuttavia, il nostro sistema di leganti apre nuove possibilità per aumentare l'efficienza."

La cattedra di chimica organica I, guidato da Lukas Gooßen, e la Cattedra di Chimica Inorganica II, guidata da Viktoria Däschlein-Gessner, stanno lavorando insieme per ottimizzare le strutture del catalizzatore e testare se i sistemi sviluppati possono essere trasferiti ad altri tipi di reazione. Un partner industriale è già venuto a conoscenza del nuovo sistema e sta lavorando per prepararlo per il mercato e utilizzarlo su scala industriale.