如何在化學合成中減少稀有金屬的需要

11月19日在《自然》雜志上發(fā)表的評論表明，COV-ID-19大流行已經(jīng)破壞了與化學工業(yè)相關的各種稀有金屬的供應鏈。數(shù)百座礦山和工廠已經(jīng)關閉，許多國家的邊界??比大流行之前更加嚴格。解決供應鏈中斷的方法是開發(fā)不使用稀有金屬的合成協(xié)議。此處描述的研究是這項工作的重要組成部分，將有助于使化學合成對子孫后代更具可持續(xù)性。 

藥品，塑料和許多其他化學產(chǎn)品已經(jīng)改變了人類的生活。為了制備這些產(chǎn)品，化學家經(jīng)常在合成的各個階段使用催化劑(通?；谙∮薪饘?。盡管稀有金屬催化劑非常有用，但其有限的供應量意味著使用是不可持續(xù)的。合成化學家需要替代方案。

在近在Angewandte Chemie上發(fā)表的一項研究中，金澤大學的研究人員報告了這種替代方法。他們對制藥和其他合成中常見的多種化學反應的研究將為建立更可持續(xù)的化學工業(yè)鋪平道路。

通訊作者大宮博久解釋說：“反應的范圍很廣。” “例如，用各種芳香環(huán)取代硼酸酯的苯基是成功的，親電試劑可以是各種各樣的環(huán)和線性鏈。”

隨后的研究用各種芳基腈，芳基醚和芳基氟化物代替了仲烷基氯。這些反應中有許多是成功的，例如與4-氰基吡啶和4-氟苯基苯的反應。

2010年諾貝爾化學獎授予了研究人員，他們使用基于鈀金屬的催化劑進行常見的化學反應，稱為交叉偶聯(lián)。這樣的催化劑在合成所謂的擁擠的季碳中心方面非常有效，這在農(nóng)業(yè)和醫(yī)學中普遍使用。但是，為了實現(xiàn)可持續(xù)性，研究人員需要稀土金屬催化劑的替代品。

該研究的通訊作者Hirohisa Ohmiya說：“我們使用芐基有機硼酸酯來進行芳基或烷基親電試劑的叔烷基化交叉偶聯(lián)。” “我們的程序不使用稀有元素，是通往四級碳中心的直接途徑。”

研究人員的初步研究包括叔丁基硼酸酯，該叔丁基硼酸酯首先被烷氧基鉀堿活化成為芐基陰離子。然后，該陰離子與仲烷基氯親電試劑發(fā)生交叉偶聯(lián)反應。