Onderzoekers hebben een manier gevonden om enkelvoudige bindingen tussen koolstof- en waterstofatomen in een chemisch molecuul om te zetten in koolstof-koolstofbindingen. Deze zogenaamde C-H-activering wordt beschouwd als een veelbelovende strategie om in slechts enkele stappen complexe moleculen te produceren uit eenvoudige uitgangsmaterialen. Het grootste probleem tot dusver was de specifieke conversie van individuele obligaties. Daar zijn de onderzoekers nu in geslaagd. Door een geschikt oplosmiddel te kiezen, ze zorgden voor een hoge opbrengst van het gewenste product. Het team van de Ruhr-Universität Bochum rond Prof. Dr. Lukas Gooßen en Stefania Trita beschrijft het proces samen met een collega van de Universiteit van Kaiserslautern in het tijdschrift Angewandte Chemie .

"Bestaande industriële processen voor de synthese van complexe moleculen hebben vaak als nadeel dat ze veel stappen vergen en dat er veel afval ontstaat, vooral zouten, " zegt Lukas Gooßen, Evonik Leerstoel Organische Chemie I en lid van het Cluster of Excellence Resolv. Een oplossing kan C-H-activering zijn.

Bindingen tussen koolstof (C) en waterstof (H) zijn de meest voorkomende chemische bindingen, zowel in de natuur als in kunstmatige chemicaliën. Ze zijn zeer stabiel en zijn onwillig om chemische reacties te ondergaan. "Om die reden, het werd lang als onmogelijk beschouwd om deze bindingen om te zetten in functionele groepen die essentieel zijn, bijvoorbeeld, voor de werkzaamheid van geneesmiddelen, " legt Gooßen uit.

De grootste uitdaging is om één bepaalde C-H-binding in één molecuul te transformeren en de andere onaangeroerd te laten. In de huidige studie werkten de wetenschappers met benzoëzuren, die bestaan ​​uit een koolstofring en een zuurgroep. Met de nieuwe methode hebben ze specifiek een enkele C-H-binding op de koolstofring omgezet in een C-C-binding. Hierdoor konden ze gemakkelijk twee verschillende moleculen combineren tot een complexer product.

“Een voordeel is dat we een lage reactietemperatuur van slechts 50 graden Celsius nodig hebben en dat er geen afvalproducten ontstaan. Gooßen vat het samen. "We hopen dat het proces er op een dag voor zal zorgen dat complexe farmaceutische chemicaliën en stoffen die in de landbouw nodig zijn, in minder stappen dan voorheen en op een energie-efficiëntere, milieuvriendelijke en kostenbesparende manier."

De keuze van het oplosmiddel was cruciaal voor een efficiënte reactie. "Met in de handel verkrijgbare oplosmiddelen, we bereikten aanvankelijk een zeer lage opbrengst van het gewenste product, " zegt Lukas Gooßen. Met trichloorethanol, de opbrengst werd aanzienlijk verhoogd.