En RUDN -kemist och kollegor från Iran har utvecklat en ny strategi för att producera ihåliga, porösa katalysatorer för Heck -kopplingsreaktionen. Dessa katalysatorer kännetecknas av en blomliknande struktur. De består av grafen, på ytan av vilka skiktade aluminium-kobolthydroxider och palladium-nanopartiklar deponeras. Det resulterande materialet reducerar syntestiden för ämnet som är nödvändigt för att erhålla färgämnen-trans-stilben-med 10 gånger utan att minska utbytet av målprodukten. De utvecklade katalysatorerna kan appliceras vid stereoselektiv syntes i läkemedel, beredning av organiska färgämnen, och inom agrokemi. Resultaten publicerades i tidningen Katalysbokstäver .

Mizoroki-Heck-reaktionen används för att skapa färgämnen, herbicider och läkemedel där palladium fungerar som katalysator. Katalysatorer kombineras vanligtvis med dubbelskiktad aluminium och kobolthydroxider för att öka palladiumets katalytiska aktivitet. Men låg elektrisk konduktivitet, dålig mekanisk stabilitet och kort livscykel för dessa hydroxider begränsar deras användning. Kemisterna övervann dessa hinder genom att införa grafenoxid i katalysatorstrukturen. Kväve- och svavelatomer på ytan av grafen ökar bindningsstyrkan med palladiumnanopartiklar. Grafen kan vara en idealisk bärare för palladium och kobolt och aluminiumhydroxider på grund av dess stora yta, kemisk stabilitet, och hög elektrisk konduktivitet.

Rafael Luque, chef för Research Center for Molecular Design and Synthesis of Innovative Compounds for Medicine vid RUDN University, och kollegor oxiderade först grafen till oxid. Sedan, de syntetiserade blomliknande ihåliga sfärer i närvaro av kobolt och aluminiumsalter. Efter det, de implanterade svavel- och kväveatomer i dem vid hög temperatur och tryck. Kemisterna syntetiserade målkatalysatorn genom att återvinna palladiumföreningar i porerna i de resulterande ihåliga sfärerna. Den katalytiska aktiviteten undersöktes genom upphettning av katalysatorn med styren och aromatiska derivat av klor, brom och jod.

"Dessa katalysatorer är mycket effektiva och har en mycket hög stabilitet jämfört med andra rapporterade system, säger Luque.

Forskarna avslöjade en hög katalytisk aktivitet i de erhållna porösa sfärerna med frisättning av trans-stilben-målreaktionsprodukten-upp till 95 procent inom två timmar efter reaktionen under milda syntesbetingelser. Författarna fann också att jodderivat reagerar snabbare än liknande brom- och klorerivat. Katalysatorn visade förmågan att reagera efter åttafoldig upprepad användning, vilket indikerar dess höga stabilitet. Tidigare katalysatorer för Heck -kopplingsreaktionen visade antingen lägre utbytesvärden från 62 procent till 91 procent, eller krävde en hög temperatur och reaktionstid. Rafael Luque och hans kollegor visade potentialen att skapa en blomliknande stabila palladium ihåliga katalysatorer och den positiva roll grafen legerat med svavel och kväve på ett substrat av skiktade kobolt aluminiumoxider.