El diseño de nuevos catalizadores es esencial para fabricar compuestos organosilícicos nuevos y útiles, que tienen una gran demanda en campos que van desde la industria médica hasta la electrónica. Un paso crucial en este proceso es la hidrosililación (la formación de enlaces carbono-silicio), y se ha centrado mucho interés en los catalizadores basados ​​en rodio que se sabe que son eficaces para acelerar esta reacción.

Ahora, Ken Motokura del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech) y sus colegas han ideado un nuevo catalizador que consta de tres componentes centrales:un complejo de rodio (Rh) y una amina terciaria (NEt2) sobre sílice (SiO2), que mejora significativamente el proceso de hidrosililación.

Reportado en Catálisis ACS , el nuevo catalizador logró un número de rotación de aproximadamente 1, 900, 000 durante un período de 24 horas, superando con creces a otros catalizadores de rodio soportado desarrollados hasta la fecha.

Se cree que la amina co-inmovilizada (NEt2) es un factor clave detrás de la actividad catalítica mejorada. "Aunque el motivo específico de la mejora aún no está claro, sabemos que normalmente la reacción de hidrosililación se acelera mediante la donación de electrones al centro del rodio, y la amina terciaria tiene la capacidad de donar electrones, ", dice Motokura. El trabajo se basa en el hallazgo anterior del grupo de investigación de que la co-inmovilización de dos sitios activos mejora la catálisis drásticamente.

El nuevo estudio demuestra que tener tanto el complejo Rh como la amina en la superficie de SiO2 produce un rendimiento mayor (96%) que con solo Rh (9%) o solo amina (menos del 1%), sugiriendo un efecto sinérgico en juego.

Notablemente, el orden en que se inmovilizaron el complejo Rh y la amina afectó al rendimiento catalítico. Motokura explica que el momento de la inmovilización puede afectar el posicionamiento del complejo Rh y la amina, que finalmente afecta la actividad catalítica. Este hallazgo coincide con un estudio anterior del mismo equipo, que encontró que la actividad catalítica dependía en gran medida de la proximidad del complejo Rh y la amina terciaria.

Un factor limitante para estudios futuros es el alto costo del rodio. "En este estudio, Es importante tener en cuenta que pudimos lograr una carga muy baja de rodio, ", dice Motokura." Reconocemos que encontrar alternativas al rodio será fundamental. Hasta aquí, sin embargo, los catalizadores basados ​​en metales económicos generalmente muestran una baja actividad ".

El próximo objetivo del equipo es producir un efecto sinérgico utilizando funciones orgánicas y de metales no preciosos en la misma superficie, con el fin de lograr un rendimiento catalítico a la par con los catalizadores a base de rodio. Motokura dice:"Si esto tiene éxito, se cumplirá nuestro objetivo de larga data de desarrollar soluciones sostenibles basadas en la química ".