p As reações químicas nem sempre acontecem conforme o planejado. Subprodutos indesejados levam a custos extras e desperdício de recursos. Catalisadores seletivos podem ajudar, mas os químicos precisam testar um grande número antes de encontrar o ajuste certo. Os pesquisadores agora investigaram, em um nível atômico, como obter um catalisador de paládio para a hidrogenação seletiva da acroleína. A chave parece ser densa, camada conversível de moléculas de ligante, relatar os autores na revista Angewandte Chemie . p A molécula de acroleína tem duas posições onde pode ser hidrogenada. Quando reagiu com hidrogênio, ou o álcool, propenol, ou o aldeído, propanal, é formado. Catalisadores de paládio podem ser usados ​​para direcionar a reação em direção ao propenol, mas os cientistas observaram que isso só funciona se a superfície do metal já tiver sido revestida com o parceiro de reação ou um hidrocarboneto semelhante como um precursor de ligante. Swetlana Schauermann e sua equipe da Universidade de Kiel, Alemanha, agora investigamos por que esse é o caso e o que realmente acontece nessa reação.

p Para os experimentos da equipe, eles primeiro revestiram o metal paládio puro com cianeto de alila, o ligante precursor da reação. Para visualizar esse revestimento em detalhes, os pesquisadores analisaram a superfície do paládio usando microscopia de varredura por tunelamento. Os resultados mostraram um revestimento "plano" de cianeto de alil, onde todos os três átomos de carbono do alil, bem como o grupo funcional cianeto, deite-se sobre os átomos de metal. Nenhuma saliência da superfície foi observada.

p Essa camada plana de ligante mudou quando o metal foi exposto às condições da reação e uma corrente de hidrogênio foi passada sobre a superfície do metal. A microscopia de varredura por tunelamento revelou um revestimento denso, mas com distâncias consideravelmente mais curtas entre as moléculas. Os pesquisadores usaram o tipo de mudanças que estão ocorrendo, e análises espectroscópicas, para descobrir exatamente o que estava acontecendo. O hidrogênio hidrogenou a molécula de cianeto de alila e a converteu em um hidrocarboneto saturado com um grupo funcional imina.

p A imina não estava mais deitada na superfície:ela estava de pé. Isso aconteceu porque a extremidade da molécula com o resíduo de hidrocarboneto saturado perdeu contato com os átomos de paládio, enquanto a função imina permaneceu ligada ao metal. A superfície plana do catalisador havia se transformado em uma floresta de árvores moleculares eretas.

p Este novo revestimento ativou o catalisador, permitindo o encaixe posicional preciso da acroleína e a ativação da função de oxigênio pronta para hidrogenação. "Nesta camada ativa, a acroleína forma quase instantaneamente o intermediário de reação de propenoxi desejado seguido pela evolução do produto alvo propenol, "observaram os autores.

p A quimiosseletividade e a atividade do catalisador de paládio podem ser explicadas em detalhes. “Esta é a primeira prova experimental da formação de uma camada de ligante ativo obtida por microscopia espacial real, "afirmam os autores. A equipe espera que este novo, uma compreensão mais profunda pode ser usada para encontrar outras funcionalizações para melhorar a quimiosseletividade de catalisadores de metal.