Wetenschappers vinden na ruim 100 jaar nieuwe manier om extreem reactieve waterstof te benutten

In dit artikel:

Onderzoekers van het Max Planck Institute of Colloids and Interfaces, University College London en Imperial College London hebben een methode ontwikkeld om afzonderlijke waterstofatomen onder milde omstandigheden te produceren en direct in chemische reacties te gebruiken. Hun onderzoek verscheen in het Journal of the American Chemical Society.

Losse waterstofatomen zijn zeer reactief doordat ze een ongepaard elektron hebben, maar waren tot nu toe moeilijk gecontroleerd te maken. In de nieuwe aanpak worden hydrazine en een thiophenolderivaat met licht bestraald. Daardoor ontstaat vermoedelijk een extreem kortlevend Rydberg-radicaal, dat uiteenvalt en een waterstofatoom vrijgeeft. Spectroscopische metingen en kwantumchemische berekeningen ondersteunen dit mechanisme.

De onderzoekers gebruikten de radicalen om verschillende organische stoffen te reduceren, waaronder alkenen met meerdere functionele groepen en halogeenverbindingen. Dat gebeurt zonder metaalhoudende katalysator, wat voordelen kan hebben bij de productie van geneesmiddelen en fijnchemicaliën, waar metaalresten ongewenst zijn. Ook kunnen de milde omstandigheden kwetsbare moleculen beter beschermen.

De methode is echter nog niet automatisch duurzaam: hydrazine is giftig en het energieverbruik van de lichtbron moet worden meegewogen. Bovendien is nog onduidelijk of de techniek op grotere schaal efficiënt en economisch toepasbaar is. De studie maakt desondanks een lang moeilijk beheersbaar reactief deeltje toegankelijk voor synthetische chemie.