Niedroga synteza związków organicznych
Stosowanie wartościowych metali, jak pallad, złoto, iryd i rod w roli katalizatorów pozwoliło uzyskać ogromne postępy w dziedzinie syntezy organicznej. Metale te jednak należą do najrzadziej występujących i najdroższych pierwiastków na Ziemi. Innym metalem wykorzystywanym w niektórych reakcjach jest cyna, która jest jednak toksyczna i z perspektywy środowiskowej może być szkodliwa. Chemia syntetyczna może skorzystać, biorąc przykład z przyrody w procesie tworzenia cząsteczek poprzez wykorzystanie reaktywności powszechniej występujących metali do produkcji związków z zawartością węgla. W ramach finansowanego przez UE projektu "Redox ligands and iron complexes for sustainable catalysis" (FESUSTCAT) przyjrzano się katalizatorom na bazie żelaza w kilku ważnych typach reakcji. Związki sklasyfikowane jako heterocykliczne, cykliczne i zawierające dwa lub więcej typów atomów, są przypuszczalnie największą i najbardziej zróżnicowaną klasą związków organicznych. Naukowcy zbadali aktywność znanego katalizatora żelazowego w reakcjach cykloizomeryzacji, w których jeden związek przekształcany jest w inny zawierający te same atomy, jednak w innym rozmieszczeniu. W reakcji tej zbadano też potencjał nowych rodzajów katalizatorów na bazie żelaza. Opracowano nowe katalizatory na bazie żelaza i opisano ich działanie w reakcjach rodnikowych. Powstały metody pozwalające wykorzystać te katalizatory na bazie żelaza w reakcjach redukcyjnej cyklizacji rodnikowej i addycji rodnikowej z przeniesieniem atomu. Cyklizacja rodnikowa to powstawanie struktur cyklicznych za pośrednictwem wysoce reaktywnych półproduktów wolnych rodników. Addycja rodnikowa z przeniesieniem atomu to sposób na kształtowanie nowych wiązań węglowo-węglowych ze 100% wydajnością atomową, przy użyciu katalizatora metalowego. Oba typy reakcji mają zastosowanie w przemyśle. Zbadano przyjazne dla środowiska żelazo oraz opracowano odpowiednie katalizatory dla tych reakcji. Zwiększyli także ogólne zrozumienie warunków reakcji, ukazując korzyści zastosowania katalizatorów na bazie żelaza. Przyszłe wykorzystanie żelaza może zwiększyć bezpieczeństwo i obniżyć koszty metod syntetyzowania związków heterocyklicznych, co przyniesie ważne korzyści gospodarce UE.