Forskere syntetiserer en ny mangan-fluor-katalysator med enestående oxidationsevne

Et forskerhold, tilknyttet UNIST, har afsløret en banebrydende katalysator med enestående oxiderende kraft, der er i stand til at udvinde elektroner fra forbindelser. Denne katalysator, der forventes at revolutionere forskellige områder, herunder udviklingen af ​​metalkatalysatorer og syntetisk kemi, markerer et betydeligt gennembrud inden for katalytisk forskning.

Anført af professor Jaeheung Cho i Institut for Kemi ved UNIST, syntetiserede forskerholdet med succes den banebrydende mangan-fluor-katalysator ved at bruge det makrocykliske pyridinophane-system. Denne katalysator demonstrerer evnen til at inducere oxidationsreaktioner, hvilket letter effektivt elektrontab fra toksiske toluenderivater. Værket er offentliggjort i Journal of the American Chemical Society .

Gennem omhyggelig analyse har forskerholdet afsløret de underliggende mekanismer, der er ansvarlige for katalysatorens exceptionelle ydeevne i oxidationsreaktioner. Ved at modulere det elektroniske miljø af forskellige forbindelser, verificerede teamet katalysatorens evne til at katalysere oxidationen af ​​toluenderivater med uovertruffen effektivitet.

Denne forskning repræsenterer den første udforskning af de fysisk-kemiske egenskaber af overgangsmetal-fluor-arter, der introducerer et nyt paradigme for carbon-hydrogen-bindingsnedbrydning baseret på elektronoverførselsreaktioner.

Professor Cho understregede betydningen af ​​at aktivere organisk stof med robuste carbon-hydrogen-bindinger og fremhævede deres tilbøjelighed til at acceptere elektroner og gennemgå reduktion gennem høje reduktionspotentiale kemiske reaktioner. De unikke egenskaber ved mangan-fluor-arter muliggør katalytiske transformationer i denne sammenhæng.

Fremme af organiske katalysatorer gennem aktivering af kulstof-hydrogen (CH) bindinger er et afgørende forskningsområde med omfattende anvendelser i farmaceutiske og industrielle processer. Der er bestræbelser på at udvikle omkostningseffektive metalkatalysatorer ved at efterligne aktiviteterne af forskellige metalenzymer gennem bio-simuleringsforskning.

Nylig fokus har været rettet mod metalhalogenidmaterialer, der kombinerer overgangsmetaller som jern og mangan med halogenatomer, især fluor, der fungerer som mellemprodukter til oxidation af forskellige organiske stoffer. Den nyligt syntetiserede mangan-fluor-katalysator fremstår som den mest reaktive metalhalogenid-art, der er beskrevet til dato, og tilbyder lovende anvendelser i industrielle processer.

Forskerholdet analyserede oxidationsmekanismen lettet af katalysatoren og viste øgede reaktionshastigheder ved at manipulere det elektroniske miljø af forskellige forbindelser. Katalysatorens bemærkelsesværdige effektivitet med hensyn til at oxidere toluenderivater, en bedrift, der hidtil ikke er set med eksisterende metalhalogenider, er også bemærkelsesværdig.

Undersøgelsen var medforfatter af forskerne Donghyun Jeong og Yujeong Lee under vejledning af professor Cho. Forskningen driver ikke kun CO2-neutrale teknologier fremad, men bidrager også til fremskridt for næste generations akademikere og afgørende fremskridt inden for miljø- og industrisektorer.

Flere oplysninger: Donghyun Jeong et al., Synthesis, Characterization and Reactivity of a Highly Oxidative Mononuclear Manganese(IV)–Bis(Fluoro) Complex, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI:10.1021/jacs.3c13324

Leveret af Ulsan National Institute of Science and Technology