A chave para as reações químicas está no nome – é preciso haver algo que faça com que os produtos químicos reajam uns com os outros. Chamado de catalisador, esse componente induz ou acelera reações de maneira controlada para produzir um resultado desejado. Os catalisadores utilizados em diversas indústrias são muitas vezes compostos por metais nobres, que não são eficientes o suficiente para compensar seu alto custo. Para resolver esse problema para a reação química de adição de hidrogênio, chamada hidrogenação, à quinolina, uma molécula importante na produção farmacêutica, pesquisadores da China desenvolveram um catalisador altamente eficaz composto por nanopartículas sinérgicas e átomos únicos de irídio.
Eles publicaram sua abordagem em 22 de março na Nano Research .

"A hidrogenação seletiva de quinolina e seus derivados para os produtos correspondentes têm amplas aplicações na indústria química e farmacêutica", disse o co-autor correspondente Changyan Cao, pesquisador do Instituto de Química da Academia Chinesa de Ciências (ICCAS) e da Universidade da Academia Chinesa. de Ciências (UCAS). "Quinolinas são uma classe importante de compostos para acessar produtos de tetrahidroquinolina que são amplamente encontrados em moléculas de drogas, mas geralmente são necessários catalisadores de metais nobres para produzir essa reação. devido ao seu alto preço."

Os pesquisadores se concentraram em catalisadores de átomo único, que Cao disse que se tornaram um tema quente no campo de catálise devido à forma como eles podem mesclar as vantagens de catalisadores homogêneos e heterogêneos. Os catalisadores homogêneos estimulam uma reação uniforme, mas os catalisadores heterogêneos podem induzir uma reação de maior rendimento. O problema, de acordo com Cao, é que os catalisadores de átomo único não possuem uma ligação metal-metal. Sem essa ligação para se fundir, o hidrogênio é forçado por um caminho diferente que resulta em menos hidrogenação geral.

"Como o hidrogênio se dissocia em pares mais facilmente em nanopartículas de metais nobres - para átomos de hidrogênio, por exemplo - e é bem conhecido que os átomos de hidrogênio transbordam, nós hipotetizamos que os átomos de hidrogênio formados em nanopartículas de metal também poderiam migrar para locais únicos de metal para hidrogenação, ", disse Cao, explicando que a atividade inicial de hidrogenação entre o catalisador proposto e o substrato produziria essencialmente uma fase secundária de átomos de hidrogênio capaz de continuar o processo de catálise. "Por esse design, os problemas mencionados acima podem ser resolvidos."

Para projetar tal catalisador, os pesquisadores dispersaram átomos únicos de irídio – o metal nobre de maior atividade intrínseca relatada para a hidrogenação de quinolina – e nanopartículas em um suporte de carbono. Quando a quinolina foi aplicada, a reação mostrou-se mais eficiente do que quando foram usados ​​apenas átomos de irídio ou apenas nanopartículas.

"Construir um catalisador sinérgico altera o caminho da reação para aproveitar os locais de átomo único na ativação do substrato e nanopartículas na dissociação do hidrogênio", disse o autor correspondente Weiguo Song, professor do ICCAS e UCAS. "Todos esses recursos juntos contribuem para o desempenho de hidrogenação muito aprimorado em comparação com o catalisador de átomo único e o catalisador de nanopartículas sozinhos."

Embora o catalisador sinérgico desenvolvido não elimine a necessidade de metais nobres, ele reduz a quantidade necessária para uma melhor reação.

"Nós propusemos e confirmamos uma estratégia eficiente para aumentar a atividade catalítica para a hidrogenação da quinolina através da construção de um catalisador sinérgico de átomos e nanopartículas de irídio, resolvendo as limitações de atividade dos catalisadores de átomo único", disse Song. "Em seguida, expandiremos nossa pesquisa para outros catalisadores metálicos e reações de hidrogenação para demonstrar a universalidade da catálise sinérgica". + Explorar mais

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