Science >> Wetenschap >  >> Chemie

Drie nieuwe anorganische clusters versnellen chemische reacties om koolstof-koolstofbindingen te creëren

Clusters bestaan ​​uit gebonden atomen en zijn groter dan een molecuul, maar kleiner dan een vast bulkmateriaal. Conventionele katalytische clusters, bekend als homometaalcomplexen, worden gemaakt met aluminium en zuurstof of zeldzame aardmetalen. Volgens Fang zijn heterometaalcomplexen die de twee combineren echter veel zeldzamer, ondanks eigenschappen waardoor de twee componenten beter kunnen samenwerken.

"Heterometaalverbindingen kunnen tot synergetische eigenschappen leiden, maar blijven relatief onontgonnen vanwege ingewikkelde reactiesystemen die meer dan drie componenten bevatten, waaronder twee metalen plus linkers", aldus Fang.

Fang en haar team ontwikkelden eerder een methode om moleculaire aluminiumringen te produceren die zijn geladen met enkele lanthanide-ionen, een klasse van zeldzame aardelementen die bekend staan ​​als lichte metalen. Ze ontdekten dat ze door het verhogen van de hoeveelheid aluminium en de lanthanide-ionen een zuivere clusterverbinding met een kristallijne structuur konden produceren. Door de hoeveelheid en het soort lanthanide-ionen (cerium, praseodymium of neodymium) te veranderen, produceerden ze de drie heterometaalclusters.

"We hebben ligand-gecontroleerde gedeeltelijke hydrolyse gebruikt om deze hoedvormige clusters te produceren," zei Fang. Bij een dergelijk proces wordt water gebruikt om moleculen in kleinere componenten te breken die zich in verschillende complexen kunnen herschikken. Liganden, of ionen gebonden aan een atoom, kunnen helpen het proces onder controle te houden door bepaalde dissociaties te voorkomen. "De unieke regeling voor het delen van hoekpunten tot randen is niet gerapporteerd in oxoclusters van zeldzame aardmetalen of aluminium."

De deelregeling verwijst naar de manier waarop de moleculen zich aan elkaar binden, waarbij randen en hoekpunten zo bij elkaar passen dat de clusters op hoeden lijken. De onderzoekers gebruikten verschillende beeldvormings- en chemische analysetechnieken om de clusters te karakteriseren. Vervolgens testten ze hoe goed ze allemaal een aldolreactie met aceton versnelden. Bij 60°C en na 48 uur produceerde de cluster met cerium een ​​opbrengst van 86%, wat Fang een "uitstekend" resultaat noemde. De cluster met praseodymium had een opbrengst van 84%, en de cluster met neodymium had een opbrengst van 74%.

"Het is duidelijk dat de heterometallische combinatie van aluminium en het zeldzame aardsysteem een ​​compleet ander structuurtype oplevert dan de twee ongerepte systemen," zei Fang. "We verwachten dat de ligand-gecontroleerde gedeeltelijke hydrolyse effectief zal blijven bij de heterometaalsynthese."

Meer informatie: Xiao-Yu Liu et al, Tetramere cubaan Al 9Ln 7 (Ln =Ce, Pr, Nd) clusters als aldoladditiekatalysatoren, Polyoxometalaten (2023). DOI:10.26599/POM.2023.9140045

Aangeboden door Tsinghua University Press




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Hoe verschilt DNA & RNA?
  2. Hoe de bescherming van de gezondheid van planten essentieel is voor toekomstige welvaart en duurzaamheid
  3. Hoe epigenetica werkt
  4. Onderzoekers testen probiotica in voeding en supplementen
  5. Experiment-ID's invloed van antibiotica, isolatie op gastheerbacteriën
  6. Plant Cell Model Ideeën voor kinderen
  7. De chemie van melanine
  8. Biodiversiteit bij krabben:meer dan alleen soorten tellen
  9. Systematisch testen van natuurlijke oliën op in vitro huidmodellen

Wetenschap