En upptäckt inom området katalys har dykt upp från laboratorierna av professor Jaeheung Cho och hans team vid Institutionen för kemi vid UNIST. Deras banbrytande arbete har lett till utvecklingen av ett koppar(II)-alkylperoxokomplex som kan revolutionera syntetisk kemi och industriella tillämpningar. Studien publiceras i ACS Catalysis .
Nyckeln till denna innovativa katalysator ligger i dess anmärkningsvärda förmåga att bryta ner starka kol-vätebindningar (CH-bindningar) genom att utnyttja specifika lösningsmedel. Genom att exakt manipulera lösningsmedelsmiljön har forskarna avslöjat den exceptionella reaktiviteten hos deras koppar(II)-alkylperoxokomplex.
Genom en noggrant utformad serie experiment syntetiserade forskargruppen framgångsrikt koppar(II)-alkylperoxokomplexet och utsatte det för superkritisk koldioxid (SC–CO2 ), ett flytande tillstånd av koldioxid som uppvisar både gas- och vätskeegenskaper samtidigt. Detta nya tillvägagångssätt resulterade i den mest reaktiva metall-alkylperoxoperoxidföreningen hittills.
Professor Cho sa:"Vår omfattande analys av oxidationsreaktioner och avancerade teoretiska beräkningar har introducerat en ny era inom oxidationskatalys med användning av koppar(II)-alkylperoxo som katalysator."
Av särskild betydelse är oxidationen av oaktiverade alkaner, som metan och etan, traditionellt kända för sin stabilitet och energikrävande oxidationsprocesser. Genom att skräddarsy koppar(II)-alkylperoxokomplexkompositionen uppnådde forskarna selektiv oxidation av oaktiverade alkaner, ett avgörande framsteg inom katalytisk vetenskap. Dessutom bekräftade teamets utforskning av olika lösningsmedel den oöverträffade förmågan hos deras katalysator att bryta ned elastiska C−H-bindningar.
Yuri Lee, den första författaren till studien, sa:"Vår forskning innebär en milstolpe i reaktivitetsmanipulation genom lösningsmedelsteknik inom koppar(II)-alkylperoxo-arter."
Professor Cho sa:"Vårt arbete visar inte bara upp den exceptionella oxidationsförmågan hos koppar(II)-alkylperoxo-arter, utan belyser också deras lösningsmedelsberoende reaktivitet, vilket lägger grunden för banbrytande metallkatalysatorer inom olika vetenskapliga domäner."
Forskargruppen förutser att denna transformativa forskning inte bara driver fram gränserna för syntetisk kemi, utan också har enorma löften för miljö- och industriella tillämpningar, vilket förebådar en ny era av katalytisk excellens och hållbar teknologi.
Mer information: Yuri Lee et al, Influence of Solvents on Catalytic C–H Bond Oxidation by a Copper(II)–Alkylperoxo Complex, ACS Catalysis (2024). DOI:10.1021/acscatal.3c05643
Journalinformation: ACS Catalysis
Tillhandahålls av Ulsan National Institute of Science and Technology
