La débil capacidad de donación de electrones de las nanopartículas de rutenio (Ru) soportadas sobre pentóxido de niobio (Nb 2 O 5 ) se cree que promueve la aminación reductora al tiempo que evita la formación de subproductos indeseables. Crédito:JACS
Conocidos por su extraordinaria versatilidad, Las aminas primarias (derivados del amoníaco) son compuestos de importancia industrial que se utilizan en la preparación de una amplia gama de colorantes. detergentes y medicinas. Aunque se han hecho muchos intentos para mejorar su síntesis utilizando catalizadores que contienen níquel, paladio y platino, por ejemplo, pocos han logrado reducir la formación de aminas secundarias y terciarias y otros subproductos no deseados.
Ahora, Los investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech) han desarrollado un catalizador altamente selectivo que consiste en nanopartículas de rutenio soportadas en pentóxido de niobio (Ru / Nb 2 O 5 ). En un estudio publicado en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense , el equipo demostró que Ru / Nb 2 O 5 es capaz de producir aminas primarias a partir de compuestos carbonílicos con amoniaco (NH3) y dihidrógeno (H2), con formación insignificante de subproductos.
El estudio comparó hasta qué punto diferentes catalizadores podrían convertir el furfural en furfurilamina en un proceso conocido como aminación reductora1. Esta reacción es uno de los métodos más útiles para producir aminas primarias a escala industrial. El Ru / Nb 2 O 5 El catalizador superó a todos los demás tipos probados, notablemente, se alcanzó un rendimiento del 99% cuando se utilizó amoniaco en cantidad en exceso.
Incluso después de tres reciclados, el Ru / Nb 2 O 5 catalizador logró resultados consistentes, con rendimientos consecutivos superiores al 90%. Se cree que la eficiencia catalítica superior se debe a las débiles propiedades de donación de electrones del rutenio en el Nb 2 O 5 superficie (ver Figura 1).
Michikazu Hara del Laboratorio de Materiales y Estructuras de Tokyo Tech y sus compañeros de trabajo luego exploraron cuán efectivamente el nuevo catalizador podría descomponer la biomasa (en forma de glucosa) en 2, 5-bis (aminometil) furano, un monómero para la producción de aramidas. Experimentos previos que utilizaron un catalizador a base de níquel dieron como resultado un rendimiento de alrededor del 50% a partir de materia prima derivada de glucosa (5-hidroximetilfurfural). El nuevo catalizador utilizado en combinación con el llamado complejo rutenio-xantfos produjo un rendimiento del 93%. Con poco o ningún subproducto observado, Ru / Nb 2 O 5 representa un gran avance en la limpieza, producción a gran escala de materiales derivados de la biomasa.
Ya se están realizando más estudios para ampliar estos hallazgos iniciales. Al ampliar los límites del diseño de materiales, los investigadores dicen que Ru / Nb 2 O 5 puede acelerar la producción de plásticos respetuosos con el medio ambiente, caucho y fibras de aramida resistentes al calor 2. En el futuro, el Ru / Nb 2 O 5 El catalizador también puede afectar el desarrollo de nuevos medicamentos contra el cáncer, antibacterianos, pesticidas, agroquímicos, fertilizantes, bioaceites y biocombustibles.
