Een groene omzetting van aldehyde naar zuur

Canadese onderzoekers zijn er met een zilverkatalysator voor het eerst in geslaagd om aldehyden te oxideren onder milde condities. De reactie voer je uit in water en de zuurstof uit de lucht is de oxidator, melden zij in Science Advances.

Het omzetten van aldehyden naar zuurgroepen is een van de meest gebruikte reacties in de organische chemie. Momenteel gebruiken onderzoekers hiervoor vaak chroom-, koper- of permanganaatkatalysatoren. Veel van deze reacties moet je onder hoge druk uitvoeren en er is vaak een grote hoeveelheid katalysator nodig voor een goede opbrengst.

Chao-Jun Li en zijn collega’s van de McGill University vonden mildere condities toen ze de oxidatie van piperonal onderzochten als testreactie. De ideale katalysator bleek te bestaan uit een combinatie van zilveroxide, natriumhydroxide en een IPr ligand. Dit ligand bestaat uit een N-heterocyclisch carbeen met gesubstitueerd benzeen als zijgroepen. Met 5 massaprocent katalysator en bij 50 °C verloopt deze reactie binnen twaalf uur en levert bijna kwantitatieve opbrengst.

Bijkomend voordeel is dat je het product makkelijk uit het water kunt extraheren, dus er is geen ingewikkelde opzuivering nodig. De reactie voerden de onderzoekers uit met 52 verschillende aldehyden, zowel cyclisch als acyclisch en zowel elektronenrijk als elektronenarm. Alle opbrengsten waren erg hoog; in de twee laagste gevallen was het alsnog 60 procent.

De Canadezen keken ook naar het mechanisme van de reactie. In situ ontstaat er een IPr-Ag-OH complex, dit bindt aan de carbonylgroep van het aldehyde. Vervolgens bindt de hydoxylgroep aan het aldehyde om het zuur te vormen. Vervolgens wordt het overgebleven IPr-Ag-H weer geactiveerd door een reactie met zuurstof in de lucht.

Op gram-schaal geeft de reactie ook een goede opbrengst. Bij deze reactie moest het mengsel wel 48 uur blijven staan en er werd een pure zuurstofatmosfeer gebruikt, maar het is volgens de onderzoekers wel een indicatie dat deze reactie potentie heeft voor de industrie.