Er is een ontdekking op het gebied van katalyse naar voren gekomen in de laboratoria van professor Jaeheung Cho en zijn team van de afdeling scheikunde van UNIST. Hun baanbrekende werk heeft geleid tot de ontwikkeling van een koper(II)-alkylperoxocomplex dat een revolutie teweeg zou kunnen brengen op het gebied van de synthetische chemie en industriële toepassingen. Het onderzoek is gepubliceerd in ACS Catalysis .

De sleutel tot deze innovatieve katalysator ligt in zijn opmerkelijke vermogen om sterke koolstof-waterstofbindingen (C-H-bindingen) af te breken door gebruik te maken van specifieke oplosmiddelen. Door de oplosmiddelomgeving nauwkeurig te manipuleren, hebben de onderzoekers de uitzonderlijke reactiviteit van hun koper(II)-alkylperoxo-complex blootgelegd.

Via een zorgvuldig ontworpen reeks experimenten heeft het onderzoeksteam met succes het koper(II)-alkylperoxo-complex gesynthetiseerd en onderworpen aan superkritisch kooldioxide (SC–CO₂ ), een vloeibare toestand van kooldioxide die tegelijkertijd zowel gas- als vloeibare eigenschappen vertoont. Deze nieuwe aanpak resulteerde in de meest reactieve metaal-alkylperoxoperoxideverbinding tot nu toe.

Professor Cho zei:"Onze uitgebreide analyse van oxidatiereacties en geavanceerde theoretische berekeningen hebben een nieuw tijdperk in de oxidatiekatalyse geïntroduceerd, waarbij gebruik wordt gemaakt van koper(II)-alkylperoxo als katalysator."

Van bijzonder belang is de oxidatie van niet-geactiveerde alkanen, zoals methaan en ethaan, die traditioneel bekend staan ​​om hun stabiliteit en energie-intensieve oxidatieprocessen. Door de samenstelling van het koper(II)-alkylperoxo-complex op maat te maken, bereikten de onderzoekers selectieve oxidatie van niet-geactiveerde alkanen, een cruciale vooruitgang in de katalytische wetenschap. Bovendien bevestigde de verkenning van verschillende oplosmiddelen door het team het ongekende vermogen van hun katalysator om veerkrachtige C-H-bindingen af ​​te breken.

Yuri Lee, de eerste auteur van het onderzoek, zei:"Ons onderzoek betekent een mijlpaal in de manipulatie van reactiviteit door middel van oplosmiddeltechniek bij koper(II)-alkylperoxo-soorten."

Professor Cho zei:"Ons werk toont niet alleen de uitzonderlijke oxidatiemogelijkheden van koper(II)-alkylperoxo-soorten, maar verheldert ook hun oplosmiddelafhankelijke reactiviteit, waarmee de basis wordt gelegd voor geavanceerde metaalkatalysatoren in verschillende wetenschappelijke domeinen."

Het onderzoeksteam verwacht dat dit transformatieve onderzoek niet alleen de grenzen van de synthetische chemie zal verleggen, maar ook een enorme belofte inhoudt voor milieu- en industriële toepassingen, en een nieuw tijdperk van katalytische uitmuntendheid en duurzame technologie zal inluiden.

Meer informatie: Yuri Lee et al., Invloed van oplosmiddelen op katalytische C-H-bindingsoxidatie door een koper(II)-Alkylperoxo-complex, ACS-katalyse (2024). DOI:10.1021/acscatal.3c05643

Journaalinformatie: ACS-katalyse

Aangeboden door Ulsan Nationaal Instituut voor Wetenschap en Technologie