Een katalysator is een belangrijk ingrediënt voor veel chemische reacties. Het zorgt ervoor dat een molecuul in een ander molecuul kan veranderen, zonder dat het zelf verandert, wat betekent dat het meerdere keren kan worden gebruikt. Veel katalysatoren zijn echter gemaakt van edele metalen, waardoor ze duur en mogelijk schadelijk voor het milieu zijn. Nu hebben onderzoekers een katalysator ontworpen die is gemaakt van een veel overvloediger metaal - ijzer - om een ​​belangrijke chemische reactie te vergemakkelijken:de olefine-metathesereactie. Hun werk is onlangs gepubliceerd in Nature Catalysis .

"De olefine-metathesereactie is een van de meest algemeen toepasbare katalytische reacties voor de vorming van dubbele koolstof-koolstofbindingen", legt Satoshi Takebayashi uit, een onderzoeker aan de Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST), die bij het werk betrokken was. "Koolstof-koolstof dubbele bindingen zijn een belangrijke binding die in veel chemische producten wordt aangetroffen."

Olefinen zijn een klasse van verbindingen met dubbele koolstof-koolstofbindingen. De olefine-metathesereactie produceert nieuwe koolstof-koolstof dubbele bindingen door de koolstofatomen in olefinen om te wisselen. De katalysator vergemakkelijkt dit verwisselen door de oorspronkelijke dubbele bindingen te verbreken en nieuwe te laten vormen.

Momenteel is een van de meest populaire katalysatoren voor deze reactie gemaakt van het edele metaal, ruthenium. Het doel van deze studie was om de reactie te vergemakkelijken met behulp van een katalysator gemaakt met een veel overvloediger metaal, ijzer, waardoor het hele proces goedkoper en milieuvriendelijker wordt. Dit is een lang gezocht doel in de wetenschappelijke gemeenschap, aangezien ruthenium en ijzer in dezelfde groep in het periodiek systeem zitten en dus naar verwachting vergelijkbare eigenschappen hebben.

Voor deze studie ontwierpen de onderzoekers een nieuw ijzercomplex en toonden aan dat het als katalysator kon worden gebruikt in de olefine-metathesereactie. Ze toonden aan dat het werkte door een polymeer te creëren - een molecuul met een lange keten gemaakt van kleinere chemische eenheden.

Ondanks het succes van dit onderzoek, benadrukte Takebayashi dat de ultramoderne katalysatoren op basis van ruthenium nog steeds veel meer toepasbaar zijn dan de nieuw gecreëerde op ijzer gebaseerde katalysatoren. De ijzerkatalysator is onstabiel en minder actief bij blootstelling aan lucht en vocht. Deze beperkingen moeten worden opgelost voordat de ijzerkatalysator de rutheniumkatalysator kan vervangen.

"Deze studie kan nuttig zijn voor andere onderzoekers in het veld", concludeerde Takebayashi. "Ik hoop dat met deze kennis op ijzer gebaseerde katalysatoren verder kunnen worden ontwikkeld." + Verder verkennen

Chemici ontwikkelen verschillende industrieel belangrijke synthetische processen