Un approccio sistemico alla scoperta dei catalizzatori
La scoperta di nuovi catalizzatori è una sfida multidimensionale e complessa che spesso richiede una vasta sperimentazione prima di raggiungere un risultato importante. Questo processo può essere facilitato attraverso l’utilizzo di creativi approcci di analisi ed esperimenti a rendimento elevato. Il progetto CAR-CHASE ha aiutato gli scienziati finanziati dall’UE nell’utilizzo di complesse miscele di catalizzatori prodotte in situ, attraverso una combinazione di catalisi, chimica covalente dinamica, sintesi organica asimmetrica e chimica verde. Sono stati sviluppati sistemi chimici complessi in grado di auto-organizzarsi in modo tale da consentire reazioni asimmetriche dirette di alcoli allilici e benzilici, producendo acqua come unico sottoprodotto. I ricercatori hanno iniziato con lo sviluppo di una strategia di ricerca combinatoria basata sull’analisi di miscele complesse di precatalizzatori e leganti, confrontate con altri parametri di reazione, consentendo così di identificare rapidamente le condizioni guida. Separando ripetutamente i risultati derivanti, nelle rispettive parti componenti, gli scienziati sono stati in grado di identificare le componenti che contribuiscono all’ottenimento del catalizzatore prodotto in situ. È stata dimostrata la prova di principio per questo approccio, svelando nuove condizioni catalitiche per reazioni catalizzate tramite l’uso di boro e nichel. L’analisi automatizzata dei successi ottenuti da questo processo è stata quindi utilizzata per sviluppare le trasformazioni di seconda generazione. Gli scienziati hanno avuto particolare successo nello sviluppo di catalizzatori per l’uso diretto degli alcoli, nell’ambito di reazioni che formano il legame carbonio-carbonio mediante disidratazione, con l’acqua come unico sottoprodotto. Questo insieme di reazioni è stato di particolare interesse per il ruolo che svolgono nella sintesi chimica sostenibile. I risultati del progetto CAR-CHASE dimostrano che l’utilizzo di un approccio di sistemi per la catalisi, ai fini della sintesi organica, può costituire un efficace metodo per scoprire rapidamente nuove reattività. Tale approccio può inoltre rivelare nuovi effetti cooperativi interessanti a livello meccanico, oltre a individuare i catalizzatori reciprocamente compatibili per l’utilizzo nelle sequenze di trasformazione catalitica a crogiolo singolo. Questo approccio, in cui vengono eseguite reazioni catalitiche multiple in un singolo contenitore, è noto come multicatalisi.
Parole chiave
Catalizzatori, CAR-CHASE, reazioni asimmetriche, allilico, alcoli benzilici
