Un chimico RUDN e colleghi dall'Iran hanno sviluppato una nuova strategia per produrre cavi, catalizzatori porosi per la reazione di accoppiamento di Heck. Questi catalizzatori sono caratterizzati da una struttura simile a un fiore. Sono costituiti da grafene, sulla cui superficie si depositano idrossidi di alluminio-cobalto e nanoparticelle di palladio. Il materiale risultante riduce di 10 volte il tempo di sintesi della sostanza necessaria per ottenere i coloranti, trans-stilbene, senza ridurre la resa del prodotto target. I catalizzatori sviluppati possono essere applicati nella sintesi stereoselettiva nei prodotti farmaceutici, la preparazione di coloranti organici, e in agrochimica. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Lettere di catalisi .

La reazione Mizoroki-Heck viene utilizzata per creare coloranti, erbicidi e medicinali in cui il palladio agisce da catalizzatore. I catalizzatori sono solitamente combinati con alluminio a doppio strato e idrossidi di cobalto per aumentare l'attività catalitica del palladio. Ma bassa conduttività elettrica, la scarsa stabilità meccanica e il breve ciclo di vita di questi idrossidi ne limitano l'utilizzo. I chimici hanno superato questi ostacoli introducendo l'ossido di grafene nella struttura del catalizzatore. Gli atomi di azoto e zolfo sulla superficie del grafene aumentano la forza di legame con le nanoparticelle di palladio. Il grafene può essere un vettore ideale per palladio e cobalto e idrossidi di alluminio grazie alla sua ampia superficie, stabilità chimica, ed elevata conducibilità elettrica.

Raffaele Luca, direttore del Centro di ricerca per la progettazione molecolare e la sintesi di composti innovativi per la medicina presso l'Università RUDN, e colleghi hanno prima ossidato il grafene in ossido. Quindi, hanno sintetizzato sfere cave simili a fiori in presenza di sali di cobalto e alluminio. Dopo di che, vi hanno impiantato atomi di zolfo e di azoto ad alta temperatura e pressione. I chimici hanno sintetizzato il catalizzatore target recuperando i composti di palladio nei pori delle sfere cave risultanti. L'attività catalitica è stata studiata riscaldando il catalizzatore con stirene e derivati ​​aromatici del cloro, bromo e iodio.

"Questi catalizzatori sono molto efficienti e hanno una stabilità molto elevata rispetto ad altri sistemi riportati, "dice Luca.

I ricercatori hanno rivelato un'elevata attività catalitica nelle sfere porose ottenute con il rilascio di trans-stilbene, il prodotto della reazione bersaglio, fino al 95% entro due ore dalla reazione in condizioni di sintesi blande. Gli autori hanno anche scoperto che i derivati ​​dello iodio reagiscono più velocemente di simili derivati ​​del bromo e del cloro. Il catalizzatore ha mostrato la capacità di reagire dopo otto volte l'uso ripetuto, che indica la sua elevata stabilità. I catalizzatori precedenti per la reazione di accoppiamento di Heck mostravano valori di resa inferiori dal 62 percento al 91 percento, o richiedeva una temperatura e un tempo di reazione elevati. Rafael Luque e i suoi colleghi hanno dimostrato il potenziale della creazione di catalizzatori cavi al palladio stabili simili a un fiore e il ruolo positivo del grafene legato con zolfo e azoto su un substrato di ossidi di alluminio di cobalto a strati.