For best experience please turn on javascript and use a modern browser!

In een recent artikel in het toonaangevende Journal of the American Chemical Society beslechten onderzoekers van het Van 't Hoff Institute for Molecular Sciences het debat over een heikele kwestie met betrekking tot zogenaamde kobalt-TAML katalysatoren. Met behulp van experimenten, karakterisering en modellering laten ze zien waar precies de elektronen vandaan komen. Met die kennis zijn de katalysatoren te verbeteren en beter af te stemmen op specifieke reacties.

De cruciale stap in chemische reacties is de overdracht van elektronen. Daarbij worden chemische bindingen verbroken en er worden nieuwe bindingen gevormd, zodat gewenste nieuwe stoffen ontstaan. Vaak speelt in dit proces een katalysator de hoofdrol. Die ondersteunt de elektronoverdracht en versnelt zo de reactie. Veel katalysatoren bevatten metaalionen, die een elektron afstaan (oxidatie), of juist opnemen (reductie).

In de homogene katalyse en organometaalchemie maakt men veel gebruik van katalysatoren waarbij de metaalionen zijn omringd door speciale moleculaire constructies, zogenaamde liganden, die de elektronoverdracht verder faciliteren. Nu is er een soort liganden, zogenaamde redox-actieve liganden, die net als het metaalion ook in staat zijn tot afgifte of opname van elektronen. Wanneer een katalysator zulke liganden bevat, is het vaak onduidelijk of de werking wordt bepaald door het metaal of door het ligand. Om snellere, of meer selectieve katalysatoren te kunnen maken, is het daarom van groot belang om de elektronische structuur van de gebruikte metaal-ligand complexen tot in detail te begrijpen. Met die kennis zijn katalysatoren te verbeteren, of beter af te stemmen op specifieke reacties.

In het toonaangevende blad Journal of the American Chemical Society bieden HIMS onderzoekers nu uitsluitsel waar de elektronen vandaan komen tijdens reacties met kobalt-TAML (Tetra-Amido Macrocyclic Ligand) katalysatoren. Met behulp van experimenten, spectroscopisch onderzoek en computermodellering tonen ze aan dat bij deze complexen de oxidatie en reductie plaatsvind op het ligand, en dat kobalt dus geen elektronen opneemt of afstaat. Daarnaast laten ze zien dat deze complexen geschikt zijn om zeer reactieve 'nitreen-radicalen' te maken. Die kunnen als intermediair dienen voor nieuwe syntheseroutes op weg naar medicijnen en nuttige chemische bouwstenen.

Lees meer details in het Engelse nieuwsbericht.