Un team della cattedra di chimica inorganica II della Ruhr-Universität Bochum ha sviluppato nuovi composti chimici che rendono i catalizzatori più efficienti. Con le loro proprietà elettroniche e spaziali, la nuova classe dei cosiddetti ligandi fosfinici assicura che i catalizzatori siano più attivi e più stabili. Nel diario Angewandte Chemie , i ricercatori guidati dalla prof.ssa Viktoria Däschlein-Gessner descrivono come i nuovi ligandi agiscono sui catalizzatori d'oro. Il gruppo presuppone che i risultati possano essere trasferiti ad altri catalizzatori e che i sistemi siano degni di considerazione per un'applicazione industriale più ampia. I risultati sono stati inizialmente pubblicati online il 3 giugno 2018.

I ligandi aiutano a determinare le proprietà del catalizzatore

Le proprietà di un catalizzatore non sono determinate solo dal centro cataliticamente attivo ma anche da atomi o molecole ad esso legate, che sono chiamati ligandi. I ricercatori cercano specificamente tali ligandi per ottimizzare i catalizzatori e personalizzarli per determinate applicazioni.

I sistemi sviluppati a Bochum riguardano ligandi fosfinici, cioè composti di fosforo e gruppi di carbonio. "Le fosfine sono onnipresenti nei catalizzatori per la sintesi di molecole complesse, come i prodotti farmaceutici, sostanze naturali e pesticidi, " dice Viktoria Däschlein-Gessner, un membro del cluster di eccellenza Ruhr Explores Solvation. "Il design dei ligandi determina se un complesso chimico può catalizzare una reazione e, se è così, a quali condizioni».

Facile da produrre

I nuovi sistemi di leganti sono fosfine straordinariamente ricche di elettroni, che servono come sorgenti di elettroni per i catalizzatori e possono quindi stabilizzarli. Possono essere sintetizzati in numerosi modi da precursori disponibili in commercio. "È così facile produrre i leganti in diverse versioni e personalizzare le loro proprietà per adattarsi a una determinata applicazione, " spiega Däschlein-Gessner.

I chimici di Bochum hanno dimostrato che sarebbero possibili alte rese a basse temperature nelle reazioni catalizzate dall'oro con i ligandi, e senza che sia necessario ottimizzare faticosamente la reazione.

Basse quantità di catalizzatore sufficienti a basse temperature

Le reazioni si sono verificate in modo efficiente anche quando il team ha utilizzato solo piccole quantità di catalizzatori, che è un fattore economico che riguarda in particolare catalizzatori di metalli preziosi costosi come l'oro. "Le basse temperature di reazione sono interessanti anche dal punto di vista industriale, perché consentono di risparmiare sui costi energetici e semplificare i processi, " Däschlein-Gessner sottolinea un ulteriore vantaggio dei sistemi.

La particolare struttura chimica con i cosiddetti gruppi ilidi, che i ricercatori hanno integrato nella fosfina, è cruciale per la funzione dei nuovi ligandi. Il legante può essere utilizzato non solo per la catalisi dell'oro, ma anche per altre forme di catalisi.