La progettazione di nuovi catalizzatori è essenziale per produrre nuovi e utili composti di organosilicio, che sono molto richiesti in settori che vanno dal settore medico a quello elettronico. Un passaggio cruciale in questo processo è l'idrosililazione (la formazione di legami carbonio-silicio), e molto interesse si è concentrato sui catalizzatori a base di rodio noti per essere efficaci nell'accelerare questa reazione.

Ora, Ken Motokura del Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) e colleghi hanno ideato un nuovo catalizzatore costituito da tre componenti principali, un complesso di rodio (Rh) e un'ammina terziaria (NEt2) su silice (SiO2), che migliora significativamente il processo di idrosililazione.

Segnalato in Catalisi ACS , il nuovo catalizzatore ha raggiunto un fatturato di circa 1, 900, 000 in un periodo di 24 ore, superando di gran lunga altri catalizzatori di rodio supportati sviluppati fino ad oggi.

Si ritiene che l'ammina co-immobilizzata (NEt2) sia un fattore chiave alla base del miglioramento dell'attività catalitica. "Sebbene il motivo specifico del miglioramento non sia ancora chiaro, sappiamo che solitamente la reazione di idrosililazione è accelerata dalla donazione di elettroni al centro di rodio, e l'ammina terziaria ha capacità di donare elettroni, ", afferma Motokura. Il lavoro si basa sulla precedente scoperta del gruppo di ricerca secondo cui la co-immobilizzazione di due siti attivi migliora drasticamente la catalisi.

Il nuovo studio dimostra che avere sia il complesso Rh che l'ammina sulla superficie di SiO2 produce una resa maggiore (96%) rispetto al solo Rh (9%) o solo all'ammina (meno dell'1%), suggerendo un effetto sinergico in gioco.

In particolare, l'ordine in cui il complesso Rh e l'ammina sono stati immobilizzati ha influenzato le prestazioni catalitiche. Motokura spiega che il momento dell'immobilizzazione può influenzare il posizionamento del complesso Rh e dell'ammina, che alla fine influenza l'attività catalitica. Questa scoperta concorda con uno studio precedente dello stesso team, che ha scoperto che l'attività catalitica dipendeva fortemente dalla vicinanza del complesso Rh e dell'ammina terziaria.

Un fattore limitante per gli studi futuri è l'alto costo del rodio. "In questo studio, è importante notare che siamo stati in grado di ottenere un carico molto basso di rodio, " dice Motokura. "Ci rendiamo conto che trovare alternative al rodio sarà fondamentale. Finora, però, i catalizzatori basati su metalli poco costosi generalmente mostrano una bassa attività".

Il prossimo obiettivo del team è produrre un effetto sinergico utilizzando metalli non preziosi e funzioni organiche sulla stessa superficie, per ottenere prestazioni catalitiche pari a quelle dei catalizzatori a base di rodio. Motokura dice:"Se questo ha successo, il nostro obiettivo di lunga data di sviluppare soluzioni sostenibili basate sulla chimica sarà realizzato".