Wysokowydajna kataliza z użyciem kompleksów żelaza
Żelazo jest popularnym celem badań nad procesami katalizy z uwagi na jego niski koszt i niską toksyczność w porównaniu z innymi metalami przeniesienia. Metody asymetrycznego przeniesienia wodoru z użyciem żelaza zostały opracowane już wcześniej. Jednakże biorąc pod uwagę szybkość reakcji i selektywność ustępują katalizatorom opartym o metale szlachetne. W ramach finansowanego przez UE projektu ASYMM.FE.SUSCAT (Sustainable asymmetric catalysis with iron) naukowcy opracowali kompleks żelaza stabilny w powietrzu odpowiedni dla biologicznie ważnych amin. Aminy to jedne z najcenniejszych związków w chemii organicznej, które są powszechnie wykorzystywane w przemyśle farmaceutycznym i agrochemicznym. Tak zwany kompleks Knölkera opracowany w celu selektywnej syntezy amin chiralnych działa poprzez metodę "borrowing hydrogen". Ten proces autoprzeniesienia wodoru łączy w sobie zalety przeniesienia wodoru z dodatkowymi zmianami. Podczas przeniesienia wodoru kompleks żelaza ASYMM.FE.SUSCAT jest wysoce stabilny i pozostaje obojętny w różnych temperaturach reakcji. Ponadto proces przeniesienia wodoru jest nieodwracalny, co skutkuje całkowitym przeniesieniem równowagi reakcji na produkt. Wykorzystując czyste enancjomeryczne aminy i alkohole zawierające centrum chiralności w pobliżu jonu hydroksylowego lub amidogenu, naukowcy wyprodukowali aminy chiralne lub mieszaninę racemiczną. W szczególności, szeroki zakres amin chiralnych poddano alkilacji w obecności alkoholi alifatycznych przy wydajności reakcji sięgającej 90%. Innym ważnym rezultatem ASYMM.FE.SUSCAT było wykorzystanie katalizatorów opartych na miedzi w utwardzaniu 5-hydroksymetylofurfuralu pozyskanego z biomasy oraz syntezy benzimidazoli z diamin aromatycznych lub nitroanilin. Miedź okazała się obiecującą alternatywą metali szlachetnych. Nowe metody katalityczne powinny umożliwić konwersję produktów odnawialnych bez odpadów, aby zapewnić dostęp do różnych surowców lub wysokoprzetworzonych substancji chemicznych. Strukturalna różnorodność substratów pozyskanych z biomasy stanowi wyzwanie ale również kluczową szansę pogłębienia wiedzy na temat katalizy na bazie żelaza i miedzi.
Słowa kluczowe
Kataliza, kompleks żelaza, asymetryczne przeniesienie wodoru, metale szlachetne, ASYMM.FE.SUSCAT
