Fig. 1. Aminación reductora de compuestos carbonílicos. Crédito:Universidad de Osaka
Los catalizadores son cruciales para hacer viables los procesos industriales. Sin embargo, muchos de los catalizadores de metales no preciosos utilizados para la síntesis tienen baja actividad, son difíciles de manejar, y / o requieren duras condiciones de reacción. Los investigadores de la Universidad de Osaka han desarrollado un catalizador de nanovarillas de fosfuro de cobalto de cristal único que supera varias de las limitaciones de los catalizadores de cobalto convencionales. Sus hallazgos fueron publicados en JACS Au .
La aminación reductora es una reacción química importante que se utiliza para convertir compuestos carbonílicos en aminas. Es un paso clave en la producción de muchos materiales como polímeros, tintes y productos farmacéuticos, y es atractivo porque los reactivos son rentables y están ampliamente disponibles, y el principal subproducto es el agua.
Los catalizadores que se utilizan actualmente para la aminación reductora son generalmente catalizadores de metales no preciosos, como esponjas de cobalto y níquel. Sin embargo, son muy sensibles al aire, y esto los hace difíciles de manejar sin desactivación. También requieren condiciones de reacción duras, como altas presiones de H2, lo que aumenta los costos de energía e infraestructura. Por lo tanto, es muy deseable el desarrollo de un nuevo catalizador altamente activo y estable al aire.
Los investigadores prepararon un catalizador de nanovarillas de fosfuro de cobalto monocristalino para la aminación reductora de compuestos carbonílicos. La introducción de fósforo en el cobalto, un método llamado "aleación de fósforo", hace que el cobalto sea activo y estable en el aire. También crea sitios activos bien definidos en la estructura cristalina, que conducen a reacciones más selectivas en comparación con las de los catalizadores convencionales.
Fig. 2. Nanobarras de fosfato de cobalto:(a) imagen de microscopio y (b-e) imagen de mapeo de elementos. Crédito:Universidad de Osaka
"Nuestra nanovarilla es el primer catalizador de fosfuro metálico que se ha utilizado para la aminación reductora, además de ser el primer catalizador de cobalto efectivo a presión atmosférica, "explica el primer autor del estudio, Min Sheng". nuestro catalizador mostró el mayor número de rotación de todos los catalizadores de metales no preciosos homogéneos y heterogéneos probados para la misma reacción ".
El catalizador nanobarra conserva la alta actividad después de cuatro usos, lo que demuestra que es una alternativa viable para su uso en procesos que requieren un alto rendimiento.
"Esperamos que nuestro catalizador de nanovarillas contribuya de forma significativa al coste y la producción de aminas energéticamente eficientes, "dice el autor correspondiente del estudio, Takato Mitsudome." Pero más allá de esto, Creemos que la aleación de fósforo tiene el potencial de mejorar la catálisis de muchas otras reacciones orgánicas. conduciendo a procesos más ecológicos y sostenibles que mejoran la productividad, conservar los recursos energéticos, y evitar la dependencia de compuestos peligrosos mientras protegemos nuestro medio ambiente ".
