Chemist udvikler en ny katalysator til oxidation og amidering

En RUDN-kemiker har fået en forbindelse med en ny strukturel type, der indeholder atomer af metaller (kobber og natrium) i en slagtekropstruktur, og som er formet som en cykelhjelm. Forbindelsen viser katalytisk aktivitet i to vigtige organiske syntesereaktioner. Udviklingen kan bruges til at skabe nye katalysatorer til den kemiske industri. Værket blev udgivet i Dalton-transaktioner tidsskrift.

Et lovende område af moderne kemi er dannelsen af ​​komplekse molekylære systemer, der indeholder et sæt metaller i en struktur. For effektivt at opnå et sådant objekt, forskere bruger flere typer ligander (stoffer, der omgiver metalatomer). For eksempel, forskere har allerede opnået polymetalliske komplekser, hvor ligander koordinerer metaller med forskellige centre (nitrogen/svovl, fosfor/nitrogen, etc). Ved at bruge denne tilgang, forskere kan udvikle objekter med forskellige egenskaber.

En RUDN-kemiker og russiske og franske kolleger har syntetiseret et nyt slagtekropprodukt baseret på kobber- og natriumatomer. Forbindelsen indeholder også to typer rammer for metallerne - en oxygen (siloxan ligand) og en nitrogen (bipyridin). At udvikle en silicium-organisk ligand, en reaktion af interaktion mellem en simpel silicium-organisk forbindelse kaldet phenyltrimethoxysilan PhSi(OCH) ₃ ) ₃ og natriumhydroxid blev udført i en opløsning. Derefter, kobberdichlorid og den anden ligand (den organiske forbindelse bipyridin indeholdende to nitrogenatomer, der hurtigt danner komplekser med metaller) blev tilsat til opløsningen.

Målforbindelsen blev opnået efter at det korrekte forhold mellem reaktionsmidlerne og det korrekte miljø for reaktionen/krystallisationen blev fundet. X-ray strukturelle undersøgelser viste en usædvanlig molekylær geometri af produktet, et sjældent forekommende forhold mellem metaller i slagtekroppen (5 atomer kobber og 1 atomer natrium), og usædvanlige intermolekylære reaktioner mellem de tilstødende slagtekroppe i krystallen. De er forenet i det såkaldte supramolekylære system på grund af sammenkoblingen af ​​aromatiske ringe af nitrogenliganden.

"Vi har fået en ny type slagtekropmetalkompleks med nitrogen- og oxygencentre inden for rammerne af kobber- og natriumioner. Denne type binding danner usædvanlig molekylær arkitektur, der ligner en cykelhjelm. Vi mener, at vores tilgang - konstruktionen af ​​metal komplekser, der bruger forskellige typer ligander - kan udvikles og forbedres, og vi forventer at skaffe hidtil ukendte kemiske genstande. I øvrigt, sådan blandet struktur af metalatomer kan spille en positiv rolle i katalyse ved at understøtte deres aktivitet, " siger Alexey Bilyachenko, medforfatter til værket, en kandidat i kemi, og en RUDN-medarbejder.

Under anden fase af undersøgelsen målte forskerne den katalytiske aktivitet af den nye forbindelse i oxidations- og amideringsreaktioner. "Cykelhjelmen" viste sig at være effektiv i katalyse af reaktion mellem cyclohexan og n-heptan med peroxider, hvilket er et lovende resultat for at opnå reaktive oxidationsprodukter. Sådanne produkter kan yderligere anvendes til at opnå forskellige materialer, inklusive polymerer. 'Hjelmen' viste også høj aktivitet i reaktioner mellem benzylalkohol og aminer. Reaktionen er af stor betydning som kilde til amider (komponenter af medicinske lægemidler). 'Hjelmen' forblev aktiv i katalyse, selv når den blev brugt i små mængder (0,4 mol% kobber).