Forskare vid University of Manchester har utvecklat en ny katalysator som har visat sig ha en mängd olika användningsområden och potential att effektivisera optimeringsprocesser inom industrin och stödja nya vetenskapliga upptäckter.

Katalysatorer, som ofta anses vara kemins obesjungna hjältar, är avgörande för att accelerera kemiska reaktioner och spelar en avgörande roll i skapandet av de flesta tillverkade produkter. Till exempel tillverkning av polyeten, en vanlig plast som används i olika vardagliga föremål som flaskor och behållare eller finns i bilar för att omvandla skadliga gaser från motorns avgaser till mindre skadliga ämnen.

Bland dessa har rutenium - en metall i platinagruppen - framträtt som en viktig och vanligt förekommande katalysator. Men samtidigt som ett kraftfullt och kostnadseffektivt material, har mycket reaktiva ruteniumkatalysatorer länge hindrats av sin känslighet för luft, vilket innebär betydande utmaningar i deras tillämpning. Detta innebär att deras användning hittills har begränsats till högutbildade experter med specialiserad utrustning, vilket begränsar det fulla antagandet av ruteniumkatalys i alla branscher.

I ny forskning publicerad i tidskriften Nature Chemistry , forskare vid University of Manchester som arbetar med medarbetare på det globala bioläkemedelsföretaget AstraZeneca avslöjar en ruteniumkatalysator som visat sig vara långtidsstabil i luft samtidigt som den bibehåller den höga reaktivitet som krävs för att underlätta transformativa kemiska processer.

"Vi är oerhört glada över den här upptäckten. Vår nya ruteniumkatalysator har oöverträffad reaktivitet, samtidigt som den bibehåller stabilitet i luften – en bedrift som tidigare ansågs ouppnåelig. Förutom att eliminera behovet av specialiserad utrustning eller hanteringsprocedurer, gör den också det möjligt för användaren att köra samtidigt reaktioner, underlättar snabb screening och effektiviserar optimeringsprocedurer.

"Detta innebär att procedurerna är snabbare, mer miljövänliga och att ackumulering av stora mängder avfall förhindras", säger Gillian McArthur, huvudförfattare och Ph.D. student vid University of Manchester

Upptäckten möjliggör enkla hanterings- och implementeringsprocesser och har visat mångsidighet över ett brett spektrum av kemiska transformationer, vilket gör det tillgängligt för icke-specialister att utnyttja ruteniumkatalys. Samarbete med AstraZeneca visar att denna nya katalysator är tillämpbar på industrin, särskilt för att utveckla effektiva och hållbara läkemedelsupptäckts- och tillverkningsprocesser.

Dr. James Douglas, direktör för High-Throughput Experimentation som samarbetade i projektet från AstraZeneca sa:"Katalys är en kritisk teknologi för AstraZeneca och den bredare biofarmaceutiska industrin, särskilt när vi vill utveckla och tillverka nästa generations läkemedel på ett hållbart sätt. Denna nya katalysator är ett bra tillägg till verktygslådan och vi börjar utforska och förstå dess industriella tillämpningar."

Det nya tillvägagångssättet har redan lett till upptäckten av nya reaktioner som aldrig har rapporterats med rutenium och med dess förbättrade mångsidighet och tillgänglighet förutser forskarna ytterligare framsteg och innovationer inom området.

Mer information: Gillian McArthur et al, En luft- och fuktstabil ruteniumförkatalysator för olika reaktivitet, Nature Chemistry (2024). DOI:10.1038/s41557-024-01481-5

Journalinformation: Naturkemi

Tillhandahålls av University of Manchester