Des chimistes de l'Université de Bonn et leurs collègues américains de l'Université Columbia à New York ont ​​découvert un nouveau mécanisme de catalyse qui permet le bon marché, synthèse écologique de certains alcools. La réaction suit un schéma jusqu'alors inconnu dans lequel l'hydrogène est divisé en trois composants d'une manière coordonnée dans le temps. Plus de cinq ans se sont écoulés entre l'idée et sa réalisation pratique. Les résultats sont publiés dans Science .

Les alcools sont des composés chimiques courants qui, en plus du carbone et de l'hydrogène, contiennent au moins un groupe OH. Ils servent de matières premières à toute une série de synthèses chimiques et sont souvent produits directement à partir d'oléfines par addition d'eau. Les oléfines sont des hydrocarbures avec une double liaison disponible à partir du pétrole. La molécule d'eau sert de "donneur" du groupe OH caractéristique des alcools.

Cette synthèse est simple et efficace, mais il présente un inconvénient décisif :il ne peut être utilisé que pour produire certains alcools, les alcools dits de Markovnikov. Le groupe OH ne peut pas simplement être attaché à n'importe quelle position de l'oléfine - l'une des deux positions est exclue. « Nous avons maintenant trouvé une nouvelle méthode catalytique qui peut produire exactement ces alcools « impossibles », " déclare le Prof. Dr. Andreas Gansäuer.

Gansäuer travaille à l'Institut de chimie organique et de biochimie de Kekulé à l'Université de Bonn. L'idée de la nouvelle synthèse a émergé lors d'une collaboration en 2013 avec le groupe du professeur Jack Norton de l'Université Columbia à New York. Cependant, il a fallu près de cinq ans pour que la synthèse de l'alcool dit anti-Markovnikov utilisant le nouveau système catalytique fonctionne suffisamment bien pour être publiée.

Accélération et ralentissement par les ligands des catalyseurs

Le processus a un mécanisme de réaction inhabituel. Epoxydes, des produits intermédiaires courants et précieux de l'industrie chimique, servir de matières premières. Les époxydes peuvent être produits en ajoutant un atome d'oxygène (symbole chimique :O) aux oléfines. Si on les laisse réagir avec les molécules d'hydrogène (H 2 ), l'oxygène devient un groupe OH. Normalement, avec cette approche, seuls les alcools de Markovnikov sont produits.

« Dans notre réaction, cependant, on transfère successivement l'hydrogène en trois parties, " explique Gansäuer. " Premièrement, un électron chargé négativement, puis un atome d'hydrogène neutre et enfin un ion hydrogène chargé positivement, un proton. Nous utilisons deux catalyseurs, dont l'un contient du titane et l'autre du chrome. Cela nous permet de convertir les époxydes en alcools anti-Markovnikov. dans lequel chaque balle doit maintenir une durée de vol spécifiée. Pour y parvenir, les chimistes devaient synchroniser la vitesse de trois réactions catalytiques. À cette fin, ils ont attaché les "bons" ligands, molécules contrôlant la réactivité des métaux, aux atomes de titane et de chrome.

Jusqu'à maintenant, des alcools anti-Markovnikov ont été produits par une hydroboration suivie d'une oxydation. Cependant, cette réaction est relativement complexe et pas particulièrement durable. Le nouveau mécanisme, d'autre part, ne produit aucun sous-produit et est donc pratiquement sans déchets. "Le titane et le chrome sont aussi des métaux très communs, contrairement à de nombreux autres métaux nobles souvent utilisés en catalyse, " souligne Gansäuer.

En 2013, Norton et Gansäuer ont soumis leur idée à un appel à propositions sur la catalyse durable par l'Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC), gagner la première place. Le projet a été financé en grande partie par l'argent de la subvention. "Mais la bonne coopération au sein de mon institut a certainement aussi contribué au succès, " souligne Gansäuer. "Par exemple, J'ai eu accès non seulement aux ressources de l'institut, mais aussi à l'équipement des autres groupes de Bonn."