En katalysator är en nyckelingrediens för många kemiska reaktioner. Det underlättar för en molekyl att förändras till en annan molekyl, utan att själv ändras, vilket innebär att den kan användas flera gånger. Men många katalysatorer är gjorda av ädelmetaller, vilket gör dem dyra och potentiellt skadliga för miljön. Nu har forskare designat en katalysator gjord av en mycket rikligare metall - järn - för att underlätta en viktig kemisk reaktion:olefinmetatesreaktionen. Deras arbete publicerades nyligen i Nature Catalysis .

"Olefinmetatesreaktionen är bland de mest tillämpliga katalytiska reaktionerna för bildning av kol-kol dubbelbindningar", förklarade Satoshi Takebayashi, en forskare vid Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) som var involverad i arbetet. "Kol-kol dubbelbindningar är en viktig bindning som finns i många kemiska produkter."

Olefiner är en klass av föreningar med kol-kol dubbelbindningar. Olefinmetatesreaktionen producerar nya kol-kol dubbelbindningar genom att byta ut kolatomerna i olefiner. Katalysatorn underlättar detta byte genom att bryta de ursprungliga dubbelbindningarna och få nya att bildas.

För närvarande är en av de mest populära katalysatorerna för denna reaktion gjord av den ädla metallen rutenium. Syftet med denna studie var att underlätta reaktionen med en katalysator gjord med en mycket rikligare metall, järn, och på så sätt göra hela processen billigare och mer miljövänlig. Detta har varit ett länge eftersträvat mål i det vetenskapliga samfundet eftersom rutenium och järn är i samma grupp i det periodiska systemet och därför förväntas ha liknande egenskaper.

För denna studie designade forskarna ett nytt järnkomplex och visade att det kunde användas som en katalysator i olefinmetatesreaktionen. De visade att det fungerade genom att skapa en polymer – en långkedjig molekyl gjord av mindre kemiska enheter.

Trots framgången med denna forskning, betonade Takebayashi att de toppmoderna ruteniumbaserade katalysatorerna fortfarande är mycket mer användbara än de nyskapade järnbaserade. Järnkatalysatorn är instabil och mindre aktiv när den utsätts för luft och fukt. Dessa begränsningar måste fixas innan järnkatalysatorn kan ersätta rutenium-katalysatorn.

"Denna studie kan vara användbar för andra forskare inom området," avslutade Takebayashi. "Jag hoppas att järnbaserade katalysatorer kan utvecklas vidare med denna kunskap." + Utforska vidare

Kemister utvecklar olika industriellt viktiga syntetiska processer