Uma reação de acoplamento cruzado é tipicamente realizada em um solvente orgânico e leva à produção de uma grande quantidade de resíduo de solvente, o que muitas vezes é prejudicial ao meio ambiente. Uma nova estratégia desenvolvida por pesquisadores da Universidade de Hokkaido no Japão abre a porta para processos de acoplamento cruzado de estado sólido livres de solvente mais ecologicamente corretos usando a mecanoquímica. Ele também tem muitas aplicações potenciais, incluindo o desenvolvimento de materiais orgânicos encontrados em células solares e diodos emissores de luz.

As reações de acoplamento cruzado ocorrem de forma eficiente na presença de um catalisador de metal para formar uma ampla gama de moléculas orgânicas com novas propriedades. Em particular, as reações de acoplamento cruzado catalisadas por paládio, ganhadoras do prêmio Nobel, há muito tempo são utilizadas na síntese de produtos naturais, em química medicinal, e em ciência de polímeros e materiais.

Para reduzir o desperdício ambiental, pesquisadores têm procurado métodos para permitir sínteses orgânicas eficientes que usam menos ou nenhum solvente. Nesse contexto, "transformações orgânicas de estado sólido" têm recebido considerável atenção de pesquisa, mas melhorar a eficiência das reações de acoplamento cruzado em meios sólidos continua a ser um desafio.

Em um estudo publicado em Nature Communications , Koji Kubota, químico orgânico da Universidade de Hokkaido, Hajime Ito e seus colegas desenvolveram uma nova estratégia para reações de acoplamento cruzado catalisadas por paládio em estado sólido usando mecanoquímica que permite a síntese eficiente de materiais orgânicos sem solventes.

Dois materiais orgânicos sólidos foram colocados dentro de um frasco de moagem de bolas que contém uma esfera de moagem de aço inoxidável. Um catalisador à base de paládio também foi adicionado. O frasco passa por um processo de agitação que faz com que a bola moa os compostos sólidos, iniciar uma reação de acoplamento cruzado.

Eles descobriram que o catalisador à base de paládio tendia a se agregar durante a reação, o que pode levar à desativação do catalisador. Mas, quando olefina, como 1, 5-ciclooctadieno foi adicionado à mistura, agiu como um dispersante para o catalisador à base de paládio, facilitando uma reação de acoplamento cruzado de estado sólido mais eficiente. Quando a olefina foi adicionada, a taxa de conversão da reação subiu de menos de 30% para 99%.

"Nosso protocolo deve ser particularmente útil para reduzir a quantidade de solvente orgânico usado na indústria que é prejudicial ao meio ambiente. Também tornará o processo de produção menos oneroso, "disse Hajime Ito." O novo método poderia ser aplicado a, por exemplo, a produção de triarilaminas que podem ser encontradas em uma ampla gama de materiais orgânicos, incluindo células solares e diodos emissores de luz. "