Miljövänlig kemi viktig för framställning av läkemedel
Att använda låga halter av katalysatorer, som sätter igång reaktioner, är viktigt inom läkemedelsindustrin. Låga halter av koppar fungerar bra som katalysatorer, visar nu forskning från Göteborgs universitet.- En viktig upptäckt inte bara akademiskt utan också industriellt, säger kemisten Per-Fredrik Larsson.
Ett av de mest ovärderliga verktygen inom kemi är katalys. En av de viktigaste katalytiska processerna i världen är Haber-Boschprocessen. Med hjälp av processen tillverkas gödningsmedel och beräkningar visar att utan den hade jordens befolkning varit hälften av dagens.
Inom organisk kemi används ofta ädelmetaller som katalysatorer. Dessa gör det möjligt att framställa en mängd organiska molekyler med tillämpningsområden inom till exempel läkemedels- och finkemikalieindustrin. Så sent som 2010 belönades Richard F. Heck, Ei-ichi Negishi, och Akira Suzuki med Nobelpriset i kemi för arbete med palladiumkatalys.
– Ett problem med ädelmetaller, som palladium, är att de både är dyra och miljöfarliga, säger Per-Fredrik Larsson, på Institutionen för kemi och molekylärbiologi.
Oädla metaller ersätter
Under 2000-talet har flera olika oädla metaller utvärderats som billiga och miljövänliga alternativ till ädelmetallerna. Av dessa har framförallt järn och koppar rönt stora framgångar de senaste åren.
– Järnkatalysatorer har visat sig vara ett konkurrenskraftigt alternativ till ädelmetallerna för ett flertal reaktioner. Djupgående förståelse kring hur dessa reaktioner fungerar är oerhört viktigt för vidareutveckling av kemin. Resultatet från våra studier av järn gav flera viktiga insikter om hur komplex kemin ter sig, säger Per-Fredrik Larsson.
Forskningsgruppen han deltagit i arbetar inte bara med experimentella metoder utan också beräkningsmetoder för att förstå hur kemin fungerar.
Trenden att byta ut ädelmetallerna mot oädla alternativ har även baksidor. Under arbetet med järnkatalys upptäcktes, i samarbete med professor Carsten Bolm vid RWTH Aachen i Tyskland, att vissa reaktioner man trodde katalyserades av järn egentligen hade katalyseras av spårmängder av koppar i det kommersiellt tillgängliga järnet.
Att spårmängder av koppar kunde katalysera en rad olika reaktioner var förvånande. Koppar har tidigare haft ett rykte av att vara en ineffektiv katalysator som kräver höga halter av koppar samt höga reaktionstemperaturer.
– Våra resultat visar att koppar haft ett oförtjänt dåligt rykte som katalysator. Med tanke på att kopparkemin har över 100 år på nacken så är det förvånande att ingen upptäckt det tidigare, säger Per-Fredrik Larsson.
Låga halter krävs
Inom läkemedelsindustrin är det viktigt att använda låga halter av katalysatorer. Vid framställningen av läkemedel är mängden av metaller i slutprodukten hårt reglerad och uppreningsprocessen är ibland svår och kostsam. Att koppar fungerar vid låga halter är därför en viktig upptäckt.
– Vi har vidareutvecklat och studerat reaktioner med låga halter koppar och försökt förstå hur och varför reaktionerna fungerar, säger Per-Fredrik Larsson.
Resultaten och slutsatserna kring järn- och kopparkatalyst är ett betydelsefullt bidrag till forskningsområdet och för dess fortsatta utveckling.
INFORMATION
Avhandlingen ”Iron or Copper – Method Development and Mechanistic Studies on Cross-Coupling Reactions” kommer att försvaras vid en disputation vid Göteborgs Universitet den 28 september, 2012.
Handledare: Per-Ola Norrby, Institutionen för Kemi och Molekylärbiologi, Göteborgs Universitet
