In Groningen is uitgedacht hoe je ijzer kunt inzetten als katalysator voor de koppeling van alcoholen en amines. Dat brengt de ‘groene’ inzet van alcoholen uit biomassa als chemische bouwsteen een stuk dichterbij, schrijven Tao Yan, Ben Feringa en Katalin Barta in Nature Communications.

Tot nu toe was men hiervoor aangewezen op complexen met veel schaarsere en duurdere overgangsmetalen, zoals ruthenium en iridium. Dat maakte toepassing op industriële schaal vrij kansloos.

De hier beschreven manier om primaire amines en alcoholen te koppelen staat bekend als de ‘geleende-waterstofstrategie’ (borrowed hydrogen strategy, in het Engels). Het idee is dat de (homogene) katalysator de H uit de OH-groep van de alcohol tijdelijk ‘leent’. De resterende O reageert met het amine tot een imine, onder afsplitsing van water. Tot slot hydrogeneert de katalysator met zijn geleende H dat imine weer tot een secundair amine.

Die katalysator moet dus bifunctioneel zijn, en zowel alcoholen kunnen dehydrogeneren als imines hydrogeneren. Theoretisch was er geen reden dat een organo-ijzercomplex dat niet zou kunnen, maar de Groningers zijn voor zover bekend de eersten die daadwerkelijk een ijzerverbinding hebben gevonden die werkt. Om precies te zijn een ijzer-cyclopentadiënon.

De sleutel voor succes blijkt echter niet alleen dit complex te zijn maar ook het oplosmiddel waarin de reactie moet verlopen. Met de gebruikelijke organische solventen valt de omzetting heel erg tegen. Alleen met cyclopentylmethylether (CPME) zijn tot nu toe bevredigende resultaten geboekt.

Het goede nieuws is dat CPME een ‘groen’ oplosmiddel is, dat kan worden bereid uit C5-suikers. Het Japanse bedrijf Zeon zette het een paar jaar geleden in de markt als alternatief voor onder meer tetrahydrofuran en dioxan.

Inmiddels hebben ze in Groningen zo al tientallen combinaties van alcoholen en amines weten te synthetiseren, waaronder een paar die er in elk geval uitzien als potentiële geneesmiddelen. Onderzocht wordt nog hoe ver je het proces kunt opschalen; op gramschaal lukt het alvast.

bron: RUG, Nature Communications