Övergångsmetallfria

Övergångsmetallfria är en term som används inom kemi och materialvetenskap för system och strategier som inte kräver övergångsmetaller i katalys eller aktiva komponenter. Begreppet syftar till att undvika metallbaserade katalysatorer från grupperna 3–12 och i stället använda organiska eller main-group-katalysatorer. Fördelarna inkluderar potentiell lägre kostnad, minskad toxikitet och enklare rening, särskilt i läkemedelsproduktion och miljöanpassad syntes.

De huvudsakliga angreppssätten är organocatalys och main-group-katalys samt fotoredoxkatalys med organiska färgämnen. Organocatalys använder små organiska molekyler som katalysatorer, till exempel enamin- och iminium-katalysering med molekyler som prolin. Main-group-katalys utnyttjar element såsom aluminium, bor eller kisel i aktiva centra. Fotoredoxkatalys med organiska färgämnen som eosin Y och rose bengal möjliggör radikalomvandling utan metallbaserad katalys.

Fördelar och begränsningar: Fördelarna inkluderar minskad toxikitet, lägre miljöpåverkan och enklare rening. Begränsningar innefattar ofta lägre reaktivitet eller begränsat substratspektrum jämfört med vissa transition-metal-katalyser och längre reaktionstider. Forskningen syftar till att bredda funktionalitet, selektivitet och skala upp övergångsmetallfria metoder till industriell användning.

Användningsområden inkluderar asymmetrisk organocatalys i syntes av kirala produkter, exempelvis aldol- och Michael-reaktioner, samt utveckling av organisk fotoredoxkatalys för kemiska byggstenar. Övergångsmetallfria metoder ökar intresset inom hållbar kemi och bidrar till minskad metallrester i slutprodukter.