Om snel de meest geschikte liganden voor een katalysator uit te zoeken meng je de verschillende opties door elkaar en volgt ze tijdens de reactie met een massaspectrometer. Want je kunt er van uitgaan dat het minst stabiele en dus zeldzaamste intermediair hoort bij de meest reactieve katalysator, zo melden Amsterdamse chemici op de website van Nature Chemistry.

Joost Reek (UvA), Matthias Bickelhaupt (VU) en collega’s hopen met deze truc de ontwikkeling van de juiste katalysatoren voor de productie van bijvoorbeeld geneesmiddelen te kunnen versnellen.

Hun onderzoek borduurt voort op de mogelijkheden die de laatste jaren geschapen zijn om met combinatoriële chemie enorme collecties verschillende liganden aan te leggen. Het aantal mogelijkheden om uit die hooiberg het ideale ligand voor een gegeven reactie te zoeken, is een stuk minder hard gegroeid.

De nieuwe methode vertoont darwinistische trekjes. Het idee is dat een katalysator samen met de uitgangsstof(fen) van de reactie een intermediair vormt, en dat dat intermediair instabieler is en dus sneller weer verdwijnt naarmate de katalysator de activeringsenergie verder verlaagt en dus beter functioneert.

Gooi je dus een aantal chemisch verwante varianten door elkaar en meet je de concentratie van de verschillende intermediairen, bijvoorbeeld met een massaspectrometer, dan moet de minst voorkomende intermediair horen bij de beste katalysator. De ‘weakest’ is in dit geval dus de ‘fittest’.

Reek, promovendus Jeroen Wassenaar en masterstudent Eveline Jansen hebben het in de praktijk uitgeprobeerd met een allylische alkylering die door palladiumcomplexen wordt gekatalyseerd. Daarbij werden difosfine and IndolPhos liganden met elkaar vergeleken.

Bickelhaupt en zijn promovendus Willem-Jan van Zeist konden via dichtheidsfunctionele moleculaire simulatiemethoden aantonen dat de massaspectrometer inderdaad de complexen aanwees die, theoretisch gezien, energetisch het meest gunstig zouden moeten zijn.

De volgende stap is een verdere ontwikkeling van de methode voor andere specifieke reacties.

bron: UvA