Los estudiantes de la Universidad de Amsterdam han diseñado un nuevo catalizador que puede hacer que los procesos químicos importantes sean más sostenibles. Su catalizador puede crear reactivos tipo peróxido selectivos literalmente del aire y los usa para oxidar alcoholes a compuestos de carbonilo en un mecanismo de doble acciónLos resultados acaban de ser publicados en línea por Química: una revista europea.
Thierry Slot, un estudiante de maestría en el Área de Prioridad de Investigación de Química Sostenible, ha logrado resolver un problema espinoso en la química orgánica: la oxidación catalítica selectiva de alcoholes activados con oxígeno molecular aire. Trabajando con los estudiantes de segundo año Peter Jungbackery Dylan van Noordenne, Slot diseñó y sintetizó un catalizador sólido de doble acción que facilita una cascada de activación de oxígeno seguida de deshidrogenación de alcohol.
El nuevo catalizador está hecho principalmente de carbono, con una pizca de nitrógeno, oxígeno y cobalto, hierro o cobre. Es importante destacar que no contiene metales nobles como el platino o el paladio. Reemplazar metales nobles raros y costosos con catalizadores basados en primer lugar-row metales de transición es un tema clave del Área de Prioridad de Investigación de Química Sostenible de la UvA.
Los alcoholes bencílico y alílico son intermedios importantes en la síntesis química fina, así como en los sectores de agroquímicos y sabores y fragancias. La oxidación de estos alcoholes en aldehídos y cetonas es difícil, porque otras partes de la molécula también pueden oxidarse en el caminoEsto es especialmente cierto si usa oxígeno molecular o aire, porque la activación de oxígeno requiere altas temperaturas, lo que puede desencadenar reacciones secundarias. Hay dos formas de evitar este problema: use un catalizador de platino o use un oxidante activado como una molécula de peróxidoPero el platino es extremadamente raro y costoso, y los peróxidos son reactivos peligrosos y también más caros que el aire.
El equipo de Química Sostenible diseñó un nuevo catalizador basado en un nuevo tipo de carbono dopado con nitrógeno que se desarrolló en el grupo hace unos meses. Este material puede "donar" electrones a moléculas de oxígeno, alargando el enlace OO y creando una especiede "peróxido" literalmente del aire. Aquí y allá, en la superficie activa, el equipo colocó nanopartículas de óxido de metal que pueden catalizar la oxidación orgánica de los alcoholes. Esta combinación crea zonas en forma de rosquilla alrededor de las partículas donde tanto la activación del oxígeno como la oxidación del alcoholDe hecho, este concepto de "dona activa" tiene implicaciones para varios otros catalizadores sólidos bifuncionales.
El proyecto fue diseñado y supervisado por el Prof. Gadi Rothenberg y el Dr. David Eisenberg. Rothenberg tiene una larga historia con esta reacción: "Mi proyecto de doctorado se centró en la catálisis de oxidación alílica y bencílica. Intentamos trabajar con oxígeno, pero la selectividad fuesiempre bajo, así que al final realicé la mayoría de mis experimentos con reactivos de peróxido. Ahora, veinte años después, finalmente hemos resuelto el problema utilizando estos materiales especiales que pueden activar el oxígeno del aire selectivamente en condiciones suaves ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universiteit van Amsterdam UVA . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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