Estrar är bland de viktigaste klasserna av föreningar inom organisk kemi. Enkla estrar är kända för sina trevliga, ofta fruktiga aromer. Under tiden, desto större, mer komplexa exempel har ett brett spektrum av industriella användningsområden, allt från linser och fuktkrämer till "grönt" bränsle (biodiesel).

Ett vanligt sätt att framställa komplexa estrar är att reagera enklare karboxylsyraestrar med alkoholer. Känd som transförestring, denna process bygger vanligtvis på metallsalter som katalysatorer. Dock, sådana katalysatorer tenderar att vara dyra och/eller förorenande. Ännu värre, om estern är lång och flexibel, den tenderar att svepa runt metallcentrumet genom koordinationsbindningar. Genom att effektivt binda upp metallen, denna "kelering" stänger av reaktionen.

Nu, ett team vid Nagoya University har utvecklat en katalysator som dramatiskt utökar substratområdet för omförestring. För att undvika kelatbildning, forskarna använde en metallfri katalysator, tetrametylammoniummetylkarbonat (TMC). Under rätt förutsättningar, TMC reagerar in situ med en alkohol för att bilda en alkoxidjon, som sedan angriper utgångsestern för att ge den komplexa målestern i högt utbyte.

Enligt Manabu Hatano, medförfattare till lagets studie i Grön kemi , detta är inte den första processen som använder alkoxider för omförestring, men det är överlägset mest mångsidigt. "Tidigare försök har använt fosfoniumsalter, men den resulterande alkoxiden kan bara förestra själva lösningsmedlet, som måste vara dimetylkarbonat (DMC). Det är bra om du vill ha en produkt som kan härledas från DMC, men annars behöver du salter som är stabila i mer konventionella lösningsmedel. Vår nya TMC fyller den luckan."

Omfattningen av alkoholer och estrar som kan kombineras med TMC är verkligen bred. Aminoalkoholer kan delta, även om aminogruppen skulle deaktivera typiska metallkatalysatorer genom kelering. Ett kininderivat med en 3D-bryggad ring på alkoholsidan konstruerades också. Under tiden, bland estersubstrat, estrarna av kirala aminosyror kan framgångsrikt reageras, och renheten hos den korrekta enantiomeren bevaras säkert. Liksom tidigare fosfoniumsalter, den nya katalysatorn kan också användas för att förestra själva lösningsmedlet, vilket sparar pengar när lösningsmedlet är på väg mot målet.

"Att vara både återvinningsbar och fri från metaller, denna katalysator är ett genuint exempel på grön kemi, " säger huvudförfattaren Kazuaki Ishihara. "Inte bara är själva processen grön, men vi kan använda den för att producera grön biodiesel, som är en blandning av estrar. Vi syntetiserade hundratals gram av en viktig biodieselkomponent, vilket är ganska rikligt för en reaktion i laboratorieskala. Detta ger oss förtroende för att reaktionen kan skalas upp till industriell produktion."