Wetenschap
Wetenschappers onthullen rutheniumkatalysator voor het ontdekken en optimaliseren van nieuwe reacties
Onderzoekers van de Universiteit van Manchester hebben een nieuwe katalysator ontwikkeld waarvan is aangetoond dat deze een breed scala aan toepassingen heeft en het potentieel heeft om optimalisatieprocessen in de industrie te stroomlijnen en nieuwe wetenschappelijke ontdekkingen te ondersteunen.
Katalysatoren, vaak beschouwd als de onbezongen helden van de chemie, spelen een belangrijke rol bij het versnellen van chemische reacties en spelen een cruciale rol bij het ontstaan van de meeste vervaardigde producten. Bijvoorbeeld de productie van polyethyleen, een veelgebruikt plastic dat wordt gebruikt in allerlei alledaagse voorwerpen zoals flessen en containers of dat in auto's wordt aangetroffen om schadelijke gassen uit de uitlaatgassen van de motor om te zetten in minder schadelijke stoffen.
Hiervan is ruthenium – een metaal uit de platinagroep – naar voren gekomen als een belangrijke en veelgebruikte katalysator. Hoewel het een krachtig en kosteneffectief materiaal is, worden zeer reactieve rutheniumkatalysatoren lange tijd gehinderd door hun gevoeligheid voor lucht, wat aanzienlijke uitdagingen met zich meebrengt bij de toepassing ervan. Dit betekent dat het gebruik ervan tot nu toe is beperkt tot hoogopgeleide experts met gespecialiseerde apparatuur, waardoor de volledige acceptatie van rutheniumkatalyse in alle sectoren wordt beperkt.
Dat blijkt uit nieuw onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Nature Chemistry hebben wetenschappers van de Universiteit van Manchester, die samenwerken met medewerkers van het mondiale biofarmaceutische bedrijf AstraZeneca, een rutheniumkatalysator onthuld waarvan bewezen is dat deze langdurig stabiel is in de lucht, terwijl de hoge reactiviteit behouden blijft die nodig is om transformatieve chemische processen te faciliteren.
"We zijn enorm enthousiast over deze ontdekking. Onze nieuwe rutheniumkatalysator beschikt over een ongeëvenaarde reactiviteit, terwijl de stabiliteit in de lucht behouden blijft - een prestatie die voorheen onhaalbaar werd geacht. Naast het elimineren van de noodzaak voor gespecialiseerde apparatuur of hanteringsprocedures, stelt het de gebruiker ook in staat om gelijktijdig te rennen reacties, waardoor snelle screening mogelijk wordt en optimalisatieprocedures worden gestroomlijnd.
"Dit betekent dat procedures sneller en milieuvriendelijker zijn en dat de ophoping van grote hoeveelheden afval wordt voorkomen", zegt Gillian McArthur, hoofdauteur en Ph.D. student aan de Universiteit van Manchester
De ontdekking maakt eenvoudige verwerkings- en implementatieprocessen mogelijk en heeft veelzijdigheid getoond bij een breed scala aan chemische transformaties, waardoor het voor niet-gespecialiseerde gebruikers toegankelijk is geworden om rutheniumkatalyse te exploiteren. Samenwerkingsinspanningen met AstraZeneca tonen de toepasbaarheid van deze nieuwe katalysator op de industrie aan, met name bij het ontwikkelen van efficiënte en duurzame processen voor de ontdekking en productie van geneesmiddelen.
Dr. James Douglas, directeur van High-Throughput Experimentation die vanuit AstraZeneca aan het project heeft meegewerkt, zei:“Katalyse is een cruciale technologie voor AstraZeneca en de bredere biofarmaceutische industrie, vooral omdat we de volgende generatie medicijnen op een duurzame manier willen ontwikkelen en produceren. Deze nieuwe katalysator is een geweldige aanvulling op de gereedschapskist en we beginnen de industriële toepassingen ervan te verkennen en te begrijpen."
De nieuwe aanpak heeft al geleid tot de ontdekking van nieuwe reacties die nog nooit zijn gerapporteerd met ruthenium en met de verbeterde veelzijdigheid en toegankelijkheid ervan anticiperen de onderzoekers op verdere vooruitgang en innovaties in het veld.