Reduzindo nitroarenos a aminas sem necessidade de condições extremas ou produção de reagentes tóxicos

TAS e estudos de ressonância paramagnética eletrônica induzida por luz do catalisador. a, Espectros de absorção transiente resolvidos no tempo do CuFeS₂ catalisador mostrando a diferença de densidade óptica (ΔOD) em função do comprimento de onda em vários atrasos de tempo. b, Dinâmica transitória do CuFeS₂ PIA a 590 nm e fotobranqueamento (PB) a 910 nm. c, Representação esquemática de diagramas de nível de energia de CuFeS₂ e hidrazina. LUMO, orbital molecular mais baixo ocupado. d, A espécie intermediária fotoexcitada do catalisador com hidrazina, de acordo com a oxidação da hidrazina, transferindo elétrons de seu HOMO para os buracos fotogerados de correspondência de energia na banda de valência de CuFeS₂ (c). e, O surgimento do intermediário de redução de três elétrons do nitrobenzeno após irradiação de luz. Crédito:Nature Nanotecnologia (2022). DOI:10.1038/s41565-022-01087-3

Uma equipe de pesquisadores filiados a entidades da República Tcheca, Grécia e Alemanha desenvolveu uma forma de reduzir nitroarenos a aminas que não produz reagentes tóxicos e não envolve condições extremas. Eles publicaram seus resultados em Nature Nanotechnology .
A redução de nitroarenos a aminas é um procedimento comum em aplicações comerciais – faz parte do processo envolvido na criação de produtos como polímeros, plásticos e tintas. O método de redução atual requer processamento em temperaturas de até 100 graus Celsius, o uso de catalisadores de metais nobres e gás hidrogênio sob alta pressão. Tais condições levaram os cientistas a procurar outras maneiras de fazer o trabalho. Uma abordagem promissora envolve o uso de interações plasmônicas. Nesse novo esforço, os pesquisadores expandem essa pesquisa.

O processo de redução desenvolvido por eles começa com nanocristais de calcopirita com ressonância plasmônica semelhante às nanopartículas de ouro. Os nanocristais não são apenas mais baratos, observam os pesquisadores, mas também têm propriedades catalíticas aprimoradas. O resultado é um aumento nos pares elétron-buraco. Em seu processo, os reagentes são absorvidos pelos nanocristais.

Em seguida, os pesquisadores adicionaram os cristais a uma solução de hidrazina e nitrobenzeno e depois bombardearam os resultados com luz azul por duas horas. A hidrazina reduziu o nitrobenzeno a anilina com rendimento de 100%. Os pesquisadores também observam que o processo foi realizado à temperatura ambiente, embora a reação tenha aumentado a temperatura da solução de 25 graus para 58 graus Celsius, o que acelerou a reação. Também não produz reagentes tóxicos. E, finalmente, envolve o uso de sulfeto de cobre e ferro, que é facilmente obtido.

Os pesquisadores observam que seu processo forneceu frequências de rotatividade que eram inatingíveis em outras reações e que tem uma taxa normalizada de custo reduzido de ordem de magnitude para reduzir seletivamente os nitroarenos. + Explorar mais