Un equipo de investigación afiliado a UNIST ha presentado un catalizador de vanguardia con un poder oxidante excepcional, capaz de extraer electrones de compuestos. Este catalizador, que se prevé revolucionará varios campos, incluido el desarrollo de catalizadores metálicos y la química sintética, marca un avance significativo en la investigación catalítica.

Dirigido por el profesor Jaeheung Cho del Departamento de Química de la UNIST, el equipo de investigación sintetizó con éxito el catalizador pionero de manganeso-flúor, utilizando el sistema macrocíclico de piridinofano. Este catalizador demuestra la capacidad de inducir reacciones de oxidación, facilitando la pérdida eficiente de electrones a partir de derivados tóxicos del tolueno. El trabajo está publicado en el Journal of the American Chemical Society .

Mediante un análisis meticuloso, el equipo de investigación ha descubierto los mecanismos subyacentes responsables del rendimiento excepcional del catalizador en reacciones de oxidación. Al modular el entorno electrónico de varios compuestos, el equipo verificó la capacidad del catalizador para catalizar la oxidación de derivados de tolueno con una eficiencia incomparable.

Esta investigación representa la primera exploración de las propiedades fisicoquímicas de las especies de flúor-metal de transición, introduciendo un nuevo paradigma para la descomposición del enlace carbono-hidrógeno basado en reacciones de transferencia de electrones.

El profesor Cho enfatizó la importancia de activar la materia orgánica con enlaces carbono-hidrógeno robustos, destacando su propensión a aceptar electrones y sufrir reducción a través de reacciones químicas con alto potencial de reducción. Las características únicas de las especies de manganeso y flúor permiten transformaciones catalíticas en este contexto.

El avance de los catalizadores orgánicos mediante la activación del enlace carbono-hidrógeno (C-H) es un área de investigación crucial con amplias aplicaciones en procesos industriales y farmacéuticos. Se están realizando esfuerzos para desarrollar catalizadores metálicos rentables emulando las actividades de diversas enzimas metálicas a través de investigaciones de biosimulación.

La atención reciente se ha dirigido a materiales de haluros metálicos que combinan metales de transición como hierro y manganeso con átomos de halógeno, particularmente flúor, que actúan como intermediarios para oxidar diversas sustancias orgánicas. El catalizador de flúor y manganeso recientemente sintetizado emerge como la especie de haluro metálico más reactiva descubierta hasta la fecha y ofrece aplicaciones prometedoras en procesos industriales.

El equipo de investigación analizó el mecanismo de oxidación facilitado por el catalizador, mostrando velocidades de reacción mejoradas mediante la manipulación del entorno electrónico de varios compuestos. También es digna de mención la notable eficiencia del catalizador en la oxidación de derivados de tolueno, una hazaña nunca antes vista con las especies de haluros metálicos existentes.

El estudio fue coautor de los investigadores Donghyun Jeong y Yujeong Lee bajo la dirección del profesor Cho. La investigación no solo impulsa las tecnologías neutras en carbono, sino que también contribuye al avance de los académicos de la próxima generación y al progreso fundamental en los sectores ambiental e industrial.

Más información: Donghyun Jeong et al, Síntesis, caracterización y reactividad de un complejo mononuclear de manganeso (IV)-bis ​​(fluoro) altamente oxidativo, Revista de la Sociedad Química Estadounidense (2024). DOI:10.1021/jacs.3c13324

Proporcionado por el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan