Uma visão da reação de hidrossililação usando o catalisador suportado por SiO2 que consiste em um complexo Rh imobilizado e aminas terciárias, com um faturamento de 260 (à esquerda) e se aproximando de 1, 900, 000 (certo). O carregamento muito baixo de Rh foi bem apresentado pela solução transparente (direita). Crédito:Instituto de Tecnologia de Tóquio
O projeto de novos catalisadores é essencial para a fabricação de compostos de organossilício novos e úteis, que estão em alta demanda em campos que vão desde a indústria médica até a eletrônica. Uma etapa crucial neste processo é a hidrossililação (a formação de ligações carbono-silício), e muito interesse tem se concentrado em catalisadores à base de ródio conhecidos por serem eficazes em acelerar essa reação.
Agora, Ken Motokura do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech) e colegas desenvolveram um novo catalisador que consiste em três componentes principais - um complexo de ródio (Rh) e uma amina terciária (NEt2) em sílica (SiO2) - que melhora significativamente o processo de hidrossililação.
Relatado em Catálise ACS , o novo catalisador atingiu um número de rotatividade de aproximadamente 1, 900, 000 durante um período de 24 horas, ultrapassando de longe outros catalisadores de ródio com suporte desenvolvidos até o momento.
A amina co-imobilizada (NEt2) é considerada um fator chave por trás da atividade catalítica melhorada. "Embora a razão específica para a melhoria ainda não esteja clara, sabemos que geralmente a reação de hidrossililação é acelerada pela doação de elétrons ao centro de ródio, e a amina terciária tem capacidade de doação de elétrons, "diz Motokura. O trabalho baseia-se na descoberta anterior do grupo de pesquisa de que a co-imobilização de dois sítios ativos aumenta drasticamente a catálise.
O novo estudo demonstra que ter o complexo Rh e a amina na superfície de SiO2 produz um rendimento maior (96%) do que apenas com Rh (9%) ou apenas amina (menos de 1%), sugerindo um efeito sinérgico em jogo.
Notavelmente, a ordem em que o complexo Rh e a amina foram imobilizados afetou o desempenho catalítico. Motokura explica que o tempo de imobilização pode afetar o posicionamento do complexo Rh e da amina, que em última instância afeta a atividade catalítica. Esta descoberta está de acordo com um estudo anterior da mesma equipe, que descobriu que a atividade catalítica depende fortemente da proximidade do complexo Rh e da amina terciária.
Um fator limitante para estudos futuros é o alto custo do ródio. "Neste estudo, é importante notar que conseguimos um carregamento muito baixo de ródio, "diz Motokura." Reconhecemos que encontrar alternativas ao ródio será crítico. Até aqui, Contudo, catalisadores baseados em metais baratos geralmente mostram baixa atividade. "
O próximo objetivo da equipe é produzir um efeito sinérgico usando metais não preciosos e funções orgânicas na mesma superfície, a fim de alcançar um desempenho catalítico no mesmo nível dos catalisadores à base de ródio. Motokura diz:"Se isso der certo, nosso objetivo de longa data de desenvolver soluções sustentáveis com base na química será realizado. "