Um químico RUDN e colegas do Irã desenvolveram uma nova estratégia para a produção de vazios, catalisadores porosos para a reação de acoplamento de Heck. Esses catalisadores são caracterizados por uma estrutura semelhante a uma flor. Eles consistem em grafeno, na superfície da qual se depositam hidróxidos de alumínio-cobalto e nanopartículas de paládio. O material resultante reduz o tempo de síntese da substância necessária para obter corantes - transestilbeno - em 10 vezes, sem reduzir o rendimento do produto alvo. Os catalisadores desenvolvidos podem ser aplicados em síntese estereosseletiva em produtos farmacêuticos, a preparação de corantes orgânicos, e em agroquímica. Os resultados foram publicados na revista Cartas de Catálise .

A reação Mizoroki-Heck é usada para criar corantes, herbicidas e medicamentos nos quais o paládio atua como catalisador. Os catalisadores são geralmente combinados com alumínio de camada dupla e hidróxidos de cobalto para aumentar a atividade catalítica do paládio. Mas baixa condutividade elétrica, a baixa estabilidade mecânica e o curto ciclo de vida desses hidróxidos limitam seu uso. Os químicos superaram esses obstáculos introduzindo óxido de grafeno na estrutura do catalisador. Os átomos de nitrogênio e enxofre na superfície do grafeno aumentam a força de ligação com nanopartículas de paládio. O grafeno pode ser um carreador ideal para hidróxidos de paládio e cobalto e alumínio devido à sua grande área de superfície, estabilidade química, e alta condutividade elétrica.

Rafael Luque, diretor do Centro de Pesquisa para Design Molecular e Síntese de Compostos Inovadores para Medicina da RUDN University, e colegas primeiro oxidaram o grafeno em óxido. Então, eles sintetizaram esferas ocas semelhantes a flores na presença de sais de cobalto e alumínio. Depois disso, eles implantaram átomos de enxofre e nitrogênio neles em alta temperatura e pressão. Os químicos sintetizaram o catalisador alvo, recuperando compostos de paládio nos poros das esferas ocas resultantes. A atividade catalítica foi investigada por aquecimento do catalisador com estireno e derivados aromáticos de cloro, bromo e iodo.

"Esses catalisadores são muito eficientes e têm uma estabilidade muito alta em comparação com outros sistemas relatados, "diz Luque.

Os pesquisadores revelaram uma alta atividade catalítica nas esferas porosas obtidas com a liberação de transestilbeno - o produto da reação alvo - até 95 por cento dentro de duas horas da reação em condições de síntese moderadas. Os autores também descobriram que os derivados de iodo reagem mais rápido do que os derivados de bromo e cloro semelhantes. O catalisador mostrou a capacidade de reagir após o uso repetido oito vezes, o que indica sua alta estabilidade. Os catalisadores anteriores para a reação de acoplamento de Heck mostraram valores de rendimento mais baixos de 62 por cento a 91 por cento, ou exigia uma alta temperatura e tempo de reação. Rafael Luque e seus colegas provaram o potencial de criar catalisadores ocos de paládio estáveis ​​semelhantes a flores e o papel positivo do grafeno ligado com enxofre e nitrogênio em um substrato de óxidos de cobalto-alumínio em camadas.