Illustration som visar de nickelkatalyserade reaktionerna mellan kommersiellt tillgänglig arylhalogenid och eten. Oxidationstillståndet för nickelkatalysatorn ändras till +1 eller 0 när den moduleras av rutenium- eller iridiumbaserad fotokatalysator för att producera de associerade kemiska produkterna. För reaktionen som involverar den iridiumbaserade fotokatalysatorn, närvaron av värme i en "stop flow"-reaktor resulterar i en annan kemisk struktur. Kredit:National University of Singapore
National University of Singapore kemister har utvecklat en katalytisk metod som använder synligt ljus för difunktionalisering av eten för potentiell användning vid tillverkning av finkemikalier.
Eten är ett råmaterial som används flitigt i den kemiska industrin för att producera ett brett utbud av produkter. Den har en uppskattad årlig produktion på mer än 150 miljoner ton, som vida överstiger någon annan organisk förening. Trots dess tillgänglighet, det finns relativt få etablerade metoder för att använda eten för att producera högvärdiga finkemikalier. De befintliga metoderna för att omvandla eten till mer komplexa molekyler för finkemikalier är begränsade till monofunktionaliseringar, som involverar modifiering av en enda funktionell grupp. Mer effektiva katalytiska metoder som innefattar difunktionalisering av eten är mycket önskvärda.
En forskargrupp ledd av prof WU Jie, från Institutionen för kemi, NUS har utvecklat en process som använder synligt ljus tillsammans med fotoredox- och nickelkatalysatorer för att möjliggöra difunktionalisering av etylengas för att producera en mängd olika kemiska föreningar. Genom att använda en annan uppsättning reaktionsparametrar, de lyckades producera 1, 2-diaryletaner, 1, 4-diarylbutaner och 2, 3-diarylbutaner från etengas på ett mycket selektivt sätt. Selektiviteten uppnås genom modulering av nickelkatalysatorn med rutenium- eller iridiumbaserade fotokatalysatorer med olika reduktiv potential och närvaron av värme i en "stoppflödes"-reaktor. Även om eten har en tendens att bilda långa polymerkedjor, deras metod kan undvika detta problem genom samordning med metallkatalysatorn. Detta förhindrar bildandet av fria radikaler, vilket leder till långkedjig polymerisation av eten. Den syntetiska metoden ger ett direkt sätt att omvandla ett allmänt tillgängligt kemiskt råmaterial till mer komplexa molekyler för användning i den kemiska industrin.
Prof Wu sa, "Bildandet av två eller fyra kollinkers härledda från eten kan inte lätt erhållas direkt på andra syntetiska sätt. Antalet etenmolekyler som kan tillsättas till den resulterande produkten styrs av nickelkatalysatorernas oxidationstillstånd. Detta moduleras av fotoredoxkatalysatorn. Nickelkatalysatorer med ett oxidationstillstånd på +1 och 0 underlättade tillsatsen av en respektive två etenmolekyler."
"Denna typ av fotoredoxmodulerad katalytisk reaktion för att erhålla kemiska produkter är en ny utveckling inom området organisk syntes, " tillade prof Wu.
Forskargruppen planerar att utveckla mer avancerade katalytiska processer för utveckling av finkemikalier med användning av etenråvara under synligt ljus.
