Esters behoren tot de belangrijkste klassen van verbindingen in de organische chemie. Eenvoudige esters staan ​​bekend om hun aangename, vaak fruitige aroma's. In de tussentijd, de grotere, meer complexe voorbeelden hebben een breed spectrum van industriële toepassingen, variërend van lenzen en moisturizers tot "groene" brandstof (biodiesel).

Een gebruikelijke manier om complexe esters te produceren is om eenvoudigere carbonzuuresters te laten reageren met alcoholen. Bekend als trans-verestering, dit proces is typisch gebaseerd op metaalzouten als katalysatoren. Echter, dergelijke katalysatoren zijn vaak duur en/of vervuilend. Nog steeds slechter, als de ester lang en flexibel is, het heeft de neiging om zich rond het metalen centrum te wikkelen door middel van coördinatiebindingen. Door het metaal effectief vast te binden, deze "chelatie" stopt de reactie.

Nutsvoorzieningen, een team van de Universiteit van Nagoya heeft een katalysator ontwikkeld die het substraatbereik van transverestering drastisch uitbreidt. Om chelatie te voorkomen, gebruikten de onderzoekers een metaalvrije katalysator, tetramethylammoniummethylcarbonaat (TMC). Onder de juiste omstandigheden, TMC reageert in-situ met een alcohol om een ​​alkoxide-ion te vormen, die vervolgens de uitgangsester aanvalt om de complexe doelester in hoge opbrengsten te geven.

Volgens Manabu Hatano, co-auteur van de studie van het team in Groene chemie , dit is niet het eerste proces waarbij alkoxiden worden gebruikt voor omestering, maar het is veruit de meest veelzijdige. "Bij eerdere pogingen zijn fosfoniumzouten gebruikt, maar het resulterende alkoxide kan alleen het oplosmiddel zelf veresteren, dat moet dimethylcarbonaat (DMC) zijn. Prima als je een product wilt dat afgeleid kan worden van DMC, maar verder heb je zouten nodig die stabiel zijn in meer conventionele oplosmiddelen. Ons nieuwe TMC vult die leemte op."

De reikwijdte van alcoholen en esters die met TMC kunnen worden gecombineerd, is inderdaad breed. Aminoalcoholen kunnen deelnemen, hoewel de aminogroep typische metaalkatalysatoren zou deactiveren door chelatie. Er werd ook een kininederivaat met een 3D-gebrugde ring aan de alcoholzijde geconstrueerd. In de tussentijd, onder estersubstraten, de esters van chirale aminozuren kunnen met succes worden omgezet, en de zuiverheid van het juiste enantiomeer wordt veilig bewaard. Net als eerdere fosfoniumzouten, de nieuwe katalysator kan ook worden gebruikt om het oplosmiddel zelf te veresteren, wat geld bespaart wanneer het oplosmiddel op weg is naar het doel.

"Zowel recyclebaar als vrij van metalen, deze katalysator is een echt voorbeeld van groene chemie, " zegt hoofdauteur Kazuaki Ishihara. "Niet alleen is het proces zelf groen, maar we kunnen het gebruiken om groene biodiesel te produceren, dat is een mengsel van esters. We hebben honderden grammen van een belangrijke biodieselcomponent gesynthetiseerd, wat behoorlijk veel is voor een reactie op laboratoriumschaal. Dit geeft ons het vertrouwen dat de reactie kan worden opgeschaald naar industriële productie."