Uma equipe de pesquisa afiliada à UNIST revelou um catalisador de última geração com excepcional poder oxidante, capaz de extrair elétrons de compostos. Previsto para revolucionar vários campos, incluindo o desenvolvimento de catalisadores metálicos e da química sintética, este catalisador marca um avanço significativo na pesquisa catalítica.



Liderada pelo professor Jaeheung Cho do Departamento de Química da UNIST, a equipe de pesquisa sintetizou com sucesso o catalisador pioneiro de manganês-flúor, utilizando o Sistema Macrocíclico de Piridinofano. Este catalisador demonstra a capacidade de induzir reações de oxidação, facilitando a perda eficiente de elétrons de derivados tóxicos de tolueno. O trabalho foi publicado no Journal of the American Chemical Society .

Através de uma análise meticulosa, a equipe de pesquisa descobriu os mecanismos subjacentes responsáveis ​​pelo desempenho excepcional do catalisador nas reações de oxidação. Ao modular o ambiente eletrônico de vários compostos, a equipe verificou a capacidade do catalisador de catalisar a oxidação de derivados de tolueno com eficiência incomparável.

Esta pesquisa representa a primeira exploração das propriedades físico-químicas de espécies de metais de transição-flúor, introduzindo um novo paradigma para a decomposição de ligações carbono-hidrogênio baseado em reações de transferência de elétrons.

O professor Cho enfatizou a importância da ativação da matéria orgânica com ligações robustas de carbono-hidrogênio, destacando sua propensão para aceitar elétrons e sofrer redução através de reações químicas de alto potencial de redução. As características únicas das espécies de manganês-flúor permitem transformações catalíticas neste contexto.

O avanço de catalisadores orgânicos através da ativação da ligação carbono-hidrogênio (CH) é uma área de pesquisa crucial com extensas aplicações em produtos farmacêuticos e processos industriais. Esforços estão em andamento para desenvolver catalisadores metálicos econômicos, emulando as atividades de diversas enzimas metálicas por meio de pesquisas de biossimulação.

O foco recente tem sido direcionado para materiais de iodetos metálicos que combinam metais de transição como ferro e manganês com átomos de halogênio, particularmente flúor, atuando como intermediários para a oxidação de diversas substâncias orgânicas. O catalisador de flúor-manganês recém-sintetizado emerge como a espécie de haleto metálico mais reativa divulgada até o momento, oferecendo aplicações promissoras em processos industriais.

A equipe de pesquisa analisou o mecanismo de oxidação facilitado pelo catalisador, apresentando taxas de reação aumentadas pela manipulação do ambiente eletrônico de vários compostos. A notável eficiência do catalisador na oxidação de derivados de tolueno, um feito nunca antes visto com as espécies existentes de iodetos metálicos, também é digna de nota.

O estudo foi coautor dos pesquisadores Donghyun Jeong e Yujeong Lee sob a orientação do professor Cho. A pesquisa não apenas impulsiona tecnologias neutras em carbono, mas também contribui para o avanço da próxima geração de acadêmicos e para o progresso fundamental nos setores ambientais e industriais.

Mais informações: Donghyun Jeong et al, Synthesis, Characterization, and Reactivity of a Highly Oxidative Mononuclear Manganese(IV)–Bis(Fluoro) Complex, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI:10.1021/jacs.3c13324
Fornecido pelo Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan