Met een organonikkelverbinding als katalysator kun je vetzuren synthetiseren uit koolstofdioxide en aardolie. Dat zou wel eens goedkoper kunnen zijn dan ze afknippen van natuurlijke vetten, suggereren Catalaanse onderzoekers in Nature.

Het proces van Rubén Martín en collega’s werkt bij kamertemperatuur en atmosferische druk, en heeft daarnaast het grote voordeel dat het niet uitmaakt of en waar er dubbele bindingen in de gebruikte koolwaterstofketens zitten. De COOH-groep belandt altijd aan het uiteinde.

Dat laatste komt doordat de katalysator, een nikkelion met een volumineus derivaat van 1,10-fenantroline als ligand, net zo lang langs de keten zwerft tot hij bij zo’n uiteinde is. Het beginpunt, in de vorm van een broomatoom dat je van tevoren op je koolwaterstofketens zet, is daarbij volkomen willekeurig.

Dat wandelen is een bekend verschijnsel dat bekend staat als β-hydride-eliminatie. Interacties van de liganden met de koolwaterstofketen maken de binding van de nikkelkatalysator aan een koolwaterstofketen instabiel. De kat heeft de neiging los te laten als nikkelhydride (met een Ni-H binding dus) en ter plekke een nieuwe dubbele binding in de keten te zetten. Dat proces is reversibel en voor het nikkel maakt het daarbij niet uit aan welke kant van die dubbele binding het gaat zitten. Het komt dus op de oorspronkelijke plek te zitten óf een koolstofatoom verderop, of misschien wel naast een ándere dubbele binding.

Gebeurt dit meerdere keren achtereen, dan gaat de kat heen en weer wandelen over de keten. Tot hij per ongeluk aan een van beide uiteinden belandt, waar het ligand veel meer ruimte krijgt en de binding dus wel stabiel is. In elk geval stabiel genoeg om de additie van CO₂ aan dat uiteinde te kunnen katalyseren.

Normaal gesproken is β-hydride-eliminatie ongewenst omdat je er allerlei nevenproducten door krijgt. In dit geval profiteer je er echter van. De Catalanen hebben hun ligand daarom dusdanig ontworpen dat het effect juist wordt gemaximaliseerd.

Het verhaal verandert een beetje wanneer er een C=O groep aan één van beide uiteinden van de koolwaterstofketen zit. Dan hangt het van de temperatuur af wat er gebeurt. Bij kamertemperatuur komt de CO₂ gewoonlijk aan het andere uiteinde terecht, maar bij 50 °C belandt hij juist vlak naast die C=O. De auteurs kunnen zich voorstellen dat er complexe synthese zijn te bedenken waarbij dit handig kan zijn.

bron: Institute of Chemical Research of Catalonia