In Japan is de eerste organometaalkatalysator gepresenteerd die koolstof-koolstofbindingen in benzeen en tolueen op selectieve wijze openbreekt en zesringen omtovert tot vijfringen, zelfs bij kamertemperatuur. Dat ontbrak nog in de organische toolkit, blijkt uit een Nature-publicatie.

Zhaomin Hou en collega’s van het RIKEN Centre for Sustainable Resource Sciencein Saitama wisten tevens met NMR-spectrometrie enigszins te volgen hoe deze reactie verloopt, wat een schat aan nieuwe informatie heeft opgeleverd over het breken van C-C bindingen in aromaten in het algemeen.

Hun katalysatorcomplex is opgebouwd rond een drihoekige kern die ze omschrijven als ‘trinucleair titaniumhydride’, samen te vatten als Ti₃H₇. Dat blijkt zich aan minstens vier van de zes koolstofkernen van zo’n benzeenring te kunnen binden, waarna het de eigen waterstof gebruikt om die ring deels te hydrogeneren. Op de een of andere manier isomeriseert de benzeenstructuur vervolgens tot een methylcyclopentenylstructuur. Bij tolueen zie je dat laatste overigens niet gebeuren, wellicht omdat de reeds aanwezige methylgroep de vorming van een tweede letterlijk in de weg zit.

Ook zie je tussenproducten langskomen met zesringen waarin één titaniumkern uit het complex vijf koolstofkernen gezelschap houdt. De volgende stap lijkt dan te zijn dat de hele ring openbreekt en je 2-methylpentenylstructuren overhoudt.

Zie voor alle mogelijkheden de supplementary information, die 46 pagina’s omvat.

Het is vooral knap omdat de koolstof-koolstofbindingen in benzeenringen erg stabiel zijn en nauwelijks reactiviteit vertonen. In de petrochemie worden ze routinematig gekraakt. Maar dat gebeurt met bruut geweld, bij hoge temperatuur op een vaste katalysator, wat een onduidelijke mix van verschillende koolstofskeletten oplevert.

De Japanners zien hun titaniumhydrides dan ook als uitgangspunt voor een nieuwe manier om aromaten uit bijvoorbeeld biomassa op een nette manier in iets nuttigs om te zetten.

bron: RIKEN