A fraca capacidade de doação de elétrons de nanopartículas de rutênio (Ru) suportadas em pentóxido de nióbio (Nb 2 O 5 ) é pensado para promover a aminação redutiva, evitando a formação de subprodutos indesejáveis. Crédito:JACS
Conhecidos por sua versatilidade excepcional, aminas primárias (derivados de amônia) são compostos industrialmente importantes usados na preparação de uma ampla gama de corantes, detergentes e medicamentos. Embora muitas tentativas tenham sido feitas para melhorar sua síntese usando catalisadores contendo níquel, paládio e platina, por exemplo, poucos conseguiram reduzir a formação de aminas secundárias e terciárias e outros subprodutos indesejáveis.
Agora, pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech) desenvolveram um catalisador altamente seletivo que consiste em nanopartículas de rutênio suportadas em pentóxido de nióbio (Ru / Nb 2 O 5 ) Em um estudo publicado no Jornal da American Chemical Society , a equipe demonstrou que Ru / Nb 2 O 5 é capaz de produzir aminas primárias a partir de compostos de carbonila com amônia (NH3) e dihidrogênio (H2), com formação insignificante de subprodutos.
O estudo comparou até que ponto diferentes catalisadores podem converter furfural em furfurilamina em um processo conhecido como aminação redutora1. Esta reação é um dos métodos mais úteis para a produção de aminas primárias em escala industrial. O Ru / Nb 2 O 5 catalisador superou todos os outros tipos testados - notavelmente, um rendimento de 99% foi alcançado quando amônia foi usada em quantidade excessiva.
Mesmo depois de três reciclagens, o Ru / Nb 2 O 5 o catalisador alcançou resultados consistentes, com rendimentos consecutivos de mais de 90%. Acredita-se que a eficiência catalítica superior seja devida às fracas propriedades doadoras de elétrons do rutênio no Nb 2 O 5 superfície (ver Figura 1).
Michikazu Hara, do Laboratório de Materiais e Estruturas da Tokyo Tech, e seus colegas exploraram a eficácia com que o novo catalisador poderia quebrar a biomassa (na forma de glicose) em 2, 5-bis (aminometil) furano, um monômero para produção de aramida. Experimentos anteriores usando um catalisador à base de níquel levaram a um rendimento de cerca de 50% da matéria-prima derivada de glicose (5-hidroximetilfurfural). O novo catalisador usado em combinação com o denominado complexo rutênio-xantfos produziu um rendimento de 93%. Com pouco ou nenhum subproduto observado, Ru / Nb 2 O 5 representa um grande avanço no setor limpo, produção em grande escala de materiais derivados de biomassa.
Outros estudos para expandir essas descobertas iniciais já estão em andamento. Ao expandir os limites do material design, os pesquisadores dizem que Ru / Nb 2 O 5 pode acelerar a produção de plásticos ecológicos, borracha e fibras de aramida resistentes ao calor2. No futuro, o Ru / Nb 2 O 5 o catalisador também pode impactar o desenvolvimento de novos medicamentos anticâncer, antibacterianos, pesticidas, agroquímicos, fertilizantes, bioóleos e biocombustíveis.
