En rhodiumbaseret katalysator til fremstilling af organosilicium ved hjælp af mindre ædle metaller

Designet af nye katalysatorer er afgørende for fremstilling af nye og nyttige organosiliciumforbindelser, som er meget efterspurgte inden for områder lige fra den medicinske til elektronikindustrien. Et afgørende trin i denne proces er hydrosilylering (dannelsen af ​​carbon-siliciumbindinger), og stor interesse har fokuseret på rhodiumbaserede katalysatorer, der vides at være effektive til at accelerere denne reaktion.

Nu, Ken Motokura fra Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) og kolleger har udviklet en ny katalysator bestående af tre kernekomponenter - et rhodium (Rh) -kompleks og en tertiær amin (NEt2) på silica (SiO2) - der forbedrer hydrosilyleringsprocessen betydeligt.

Rapporteret i ACS -katalyse , den nye katalysator opnåede et omsætningstal på cirka 1, 900, 000 over en periode på 24 timer, langt overgår andre støttede rhodiumkatalysatorer udviklet til dato.

Den co-immobiliserede amin (NEt2) menes at være en nøglefaktor bag den forbedrede katalytiske aktivitet. "Selvom den specifikke årsag til forbedringer stadig er uklar, vi ved, at hydrosilyleringsreaktionen normalt accelereres ved elektrondonation til rhodiumcentret, og den tertiære amin har elektrondonerende evne, "siger Motokura. Arbejdet bygger på forskergruppens tidligere fund om, at co-immobilisering af to aktive steder øger katalysen drastisk.

Den nye undersøgelse viser, at både Rh -komplekset og aminen på SiO2 -overfladen giver et større udbytte (96%) end med bare Rh (9%) eller bare amin (mindre end 1%), hvilket tyder på en synergistisk effekt i spillet.

Især rækkefølgen, hvor Rh -komplekset og aminen blev immobiliseret, påvirkede den katalytiske ydeevne. Motokura forklarer, at tidspunktet for immobilisering kan påvirke placeringen af ​​Rh -komplekset og aminen, som i sidste ende påvirker katalytisk aktivitet. Dette fund stemmer overens med en tidligere undersøgelse foretaget af det samme team, som fandt ud af, at katalytisk aktivitet stærkt afhang af nærheden af ​​Rh -komplekset og tertiær amin.

En begrænsende faktor for fremtidige undersøgelser er de høje omkostninger ved rhodium. "I dette studie, det er vigtigt at bemærke, at vi var i stand til at opnå meget lav belastning af rhodium, "siger Motokura." Vi erkender, at det vil være kritisk at finde alternativer til rhodium. Indtil nu, imidlertid, katalysatorer baseret på billige metaller viser generelt lav aktivitet. "

Teamets næste mål er at producere en synergistisk effekt ved hjælp af ikke-ædle metaller og organiske funktioner på den samme overflade, for at opnå katalytisk ydeevne på niveau med rhodiumbaserede katalysatorer. Motokura siger:"Hvis dette lykkes, vores mangeårige mål om at udvikle bæredygtige løsninger baseret på kemi vil blive realiseret. "