Forskare har utvecklat en ny katalysator för att syntetisera aromatiska aminer, som är centrala byggstenar i många läkemedel och bekämpningsmedel. Systemet är mer aktivt än konventionella katalysatorer, så det krävs mindre energi under reaktionen, och svåra föreningar kan syntetiseras.

Teamen ledda av professor Viktoria Däschlein-Gessner och professor Lukas Gooßen, som arbetar tillsammans vid Ruhr-Universität Bochum som en del av Ruhr Explores Solvation kluster av excellens, rapportera om resultatet i tidskriften Angewandte Chemie , publiceras online i förväg den 19 november 2018.

Bifogade organiska grupper avgörande

Bindningar mellan kol- och kväveatomer måste bildas för att producera aromatiska aminer – ringformade kväveinnehållande föreningar. Utgångsmaterialen är vissa kväveföreningar, primära eller sekundära aminer, och ringformade föreningar, som initialt inte innehåller kväve och kallas arylhalogenider. Reaktionen är endast möjlig med en palladiumkatalysator. Genom att fästa organiska grupper – så kallade ligander – till metallkatalysatorn, Bochum-kemisterna lyckades avsevärt öka reaktionens effektivitet.

Effektivare än konventionella system redan från början

"Med det nyutvecklade ligandsystemet, vi har ökat aktiviteten hos palladiumkatalysatorerna till en sådan grad att reaktionen är snabbare och mer effektiv än med de system som har optimerats under många år, " säger Viktoria Däschlein-Gessner. Forskargrupper över hela världen arbetar intensivt med målinriktad design av sådana ligander. "Men, aktiviteten för de nya utvecklingarna kommer sällan i närheten av aktiviteten hos katalysatorerna som kontinuerligt har optimerats under decennier, " fortsätter Däschlein-Gessner.

Det nydesignade systemet i Bochum visade sig genast vara mer aktivt än de system som används inom industrin. Den kan användas för att koppla klorhaltiga aromatiska föreningar med många olika aminer vid rumstemperatur inom en timme. Med befintliga katalysatorer, detta tar ofta flera timmar och temperaturer på 100 grader Celsius och mer.

"Även efter många optimeringsrundor, de etablerade katalysatorerna på detta område verkar inte ha mycket utrymme för förbättringar, " säger Lukas Gooßen. "Men, vårt ligandsystem öppnar nya möjligheter för ökad effektivitet. "

Ordföranden för organisk kemi I, ledd av Lukas Gooßen, och ordföranden för oorganisk kemi II, ledd av Viktoria Däschlein-Gessner, arbetar tillsammans för att optimera katalysatorstrukturer och testa om de utvecklade systemen kan överföras till andra reaktionstyper. En industriell partner har redan blivit medveten om det nya systemet och arbetar med att förbereda det för marknaden och använda det i industriell skala.