En ny katalysator til effektiv oxidation af inaktive alkaner

En opdagelse inden for katalyse er dukket op fra laboratorierne af professor Jaeheung Cho og hans team i Institut for Kemi ved UNIST. Deres banebrydende arbejde har ført til udviklingen af ​​et kobber(II)-alkylperoxo-kompleks, der kunne revolutionere den syntetiske kemi og industrielle anvendelser. Studiet er publiceret i ACS Catalysis .

Nøglen til denne innovative katalysator ligger i dens bemærkelsesværdige evne til at nedbryde stærke carbon-hydrogen-bindinger (C-H-bindinger) ved at udnytte specifikke opløsningsmidler. Ved præcist at manipulere opløsningsmiddelmiljøet har forskerne afsløret den exceptionelle reaktivitet af deres kobber(II)-alkylperoxo-kompleks.

Gennem en omhyggeligt designet række af eksperimenter syntetiserede forskerholdet med succes kobber(II)-alkylperoxo-komplekset og udsatte det for superkritisk kuldioxid (SC-CO₂ ), en flydende tilstand af kuldioxid, der udviser både gas- og væskeegenskaber samtidigt. Denne nye tilgang resulterede i den mest reaktive metal-alkylperoxoperoxidforbindelse til dato.

Professor Cho sagde:"Vores omfattende analyse af oxidationsreaktioner og avancerede teoretiske beregninger har introduceret en ny æra inden for oxidationskatalyse ved at bruge kobber(II)-alkylperoxo som katalysator."

Af særlig betydning er oxidationen af ​​uaktiverede alkaner, såsom metan og ethan, traditionelt kendt for deres stabilitet og energikrævende oxidationsprocesser. Ved at skræddersy kobber(II)-alkylperoxo-komplekssammensætningen opnåede forskerne selektiv oxidation af uaktiverede alkaner, et afgørende fremskridt inden for katalytisk videnskab. Desuden bekræftede holdets udforskning af forskellige opløsningsmidler deres katalysators hidtil usete evne til at nedbryde modstandsdygtige C−H-bindinger.

Yuri Lee, den første forfatter til undersøgelsen, sagde:"Vores forskning betegner en milepæl i reaktivitetsmanipulation gennem opløsningsmiddelteknologi inden for kobber(II)-alkylperoxo-arter."

Professor Cho sagde:"Vores arbejde viser ikke kun kobber(II)-alkylperoxo-arters exceptionelle oxidationsevner, men belyser også deres opløsningsmiddelafhængige reaktivitet, hvilket lægger grundlaget for banebrydende metalkatalysatorer inden for forskellige videnskabelige domæner."

Forskerholdet forudser, at denne transformative forskning ikke kun driver grænserne for syntetisk kemi, men også rummer et enormt løfte for miljømæssige og industrielle anvendelser, hvilket indvarsler en ny æra med katalytisk ekspertise og bæredygtig teknologi.

Flere oplysninger: Yuri Lee et al., Influence of Solvents on Catalytic C–H Bond Oxidation by a Copper(II)–Alkylperoxo Complex, ACS Catalysis (2024). DOI:10.1021/acscatal.3c05643

Journaloplysninger: ACS-katalyse

Leveret af Ulsan National Institute of Science and Technology