Le tout leading catalyseur moléculaire spécialement conçu pour les circumstances de réaction mécanochimique permet des transformations à haut rendement à température ambiante proche.
Des chimistes de l’Université d’Hokkaido et de l’Institute for Chemical Reaction Design and style and Discovery (WPI-ICReDD) ont mis au position le premier catalyseur haute general performance spécialement conçu et optimisé pour la synthèse mécanochimique à l’état solide. L’équipe a découvert qu’en attachant de longues molécules de polymère à un catalyseur métallique, elles pouvaient piéger le catalyseur dans une phase fluide, ce qui permettait une réactivité efficace à température ambiante proche. Cette approche, rapportée dans le Journal of the American Chemical Society, pourrait entraîner des économies de coûts et d’énergie si elle était adaptée à une significant software dans la recherche et l’industrie chimiques.
Les réactions de synthèse chimique sont généralement effectuées en solution, où les molécules dissoutes peuvent se mélanger et réagir librement. Ces dernières années, cependant, les chimistes ont développé un procédé appelé synthèse mécanochimique, dans lequel des cristaux et des poudres à l’état solide sont broyés ensemble. Cette approche est avantageuse automobile elle réduit l’utilisation de solvants dangereux et peut permettre aux réactions de se dérouler as well as rapidement et à des températures moreover basses, ce qui réduit les coûts énergétiques. Il peut également être utilisé pour des réactions entre des composés difficiles à dissoudre dans les solvants disponibles.
Cependant, les réactions à l’état solide se produisent dans un environnement très différent des réactions en remedy. Des études antérieures ont montré que les catalyseurs au complexe de palladium conçus à l’origine pour être utilisés en solution ne fonctionnaient souvent pas suffisamment dans les réactions mécanochimiques à l’état solide et que des températures de réaction élevées étaient nécessaires. L’utilisation du catalyseur au palladium non modifié pour les réactions à l’état solide a entraîné une efficacité limitée en raison de la tendance du palladium à s’agréger dans un état inactif. L’équipe a choisi de s’engager dans une nouvelle course, en concevant un catalyseur pour pallier ce problème mécanochimique d’agrégation.
“Nous avons développé une alternative innovante, reliant le palladium through un ligand phosphine spécialement conçu à une grande molécule polymère appelée polyéthylène glycol”, explique Ito.
Les molécules de polyéthylène glycol forment une région entre les matériaux solides qui se comporte comme une section fluide au niveau moléculaire, où les réactions de couplage croisé mécanochimique Suzuki-Miyaura se déroulent beaucoup furthermore efficacement et sans l’agrégation problématique du palladium. En additionally d’obtenir des rendements de produit nettement additionally élevés, la réaction s’est déroulée efficacement près de la température ambiante – l’alternative la plus performante auparavant nécessitait un chauffage à 120°C. Des réactions de couplage croisé similaires sont largement utilisées dans la recherche et l’industrie chimique.
“Il s’agit de la première démonstration d’un système spécifiquement modifié pour exploiter le potentiel des catalyseurs au complexe de palladium dans l’environnement unique d’une réaction mécanochimique”, déclare Kubota.
Ils pensent qu’il pourrait être adapté à de nombreuses autres réactions, ainsi qu’à des catalyseurs utilisant d’autres éléments des métaux de changeover du tableau périodique.
L’adoption moreover large du processus, et d’autres similaires, pourrait éventuellement entraîner des économies importantes en termes de coûts et de consommation d’énergie dans les processus chimiques commerciaux tout en permettant une creation à grande échelle plus respectueuse de l’environnement de nombreux produits chimiques utiles.