Una reazione di cross-coupling viene tipicamente eseguita in un solvente organico e porta alla produzione di una grande quantità di rifiuti di solvente, che spesso è dannoso per l'ambiente. Una nuova strategia sviluppata dai ricercatori dell'Università di Hokkaido in Giappone apre le porte a processi di accoppiamento incrociato a stato solido più rispettosi dell'ambiente e privi di solventi utilizzando la meccanochimica. Ha anche molte potenziali applicazioni, compreso lo sviluppo di materiali organici presenti nelle celle solari e nei diodi emettitori di luce.

Le reazioni di cross-coupling procedono in modo efficiente in presenza di un catalizzatore metallico per formare un'ampia gamma di molecole organiche con nuove proprietà. In particolare, le reazioni di cross-coupling catalizzate dal palladio, vincitrici del premio Nobel, sono state a lungo utilizzate nella sintesi di prodotti naturali, in chimica farmaceutica, e nella scienza dei polimeri e dei materiali.

Per ridurre i rifiuti ambientali, i ricercatori hanno esaminato metodi per consentire sintesi organiche efficienti che utilizzano meno o nessun solvente. In tale contesto, le "trasformazioni organiche allo stato solido" hanno ricevuto una notevole attenzione da parte della ricerca, ma il miglioramento dell'efficienza delle reazioni di accoppiamento incrociato nei mezzi solidi rimane una sfida.

In uno studio pubblicato su Comunicazioni sulla natura , I chimici organici dell'Università di Hokkaido Koji Kubota, Hajime Ito e i loro colleghi hanno sviluppato una nuova strategia per reazioni di accoppiamento incrociato catalizzate da palladio allo stato solido utilizzando la meccanochimica che consente una sintesi efficiente senza solventi di materiali organici.

Due materiali organici solidi sono stati collocati all'interno di un barattolo di macinazione a sfere che contiene una sfera di macinazione in acciaio inossidabile. È stato anche aggiunto un catalizzatore a base di palladio. Il barattolo subisce un processo di scuotimento che fa sì che la pallina macina i composti solidi, innescando una reazione di cross-coupling.

Hanno scoperto che il catalizzatore a base di palladio tendeva ad aggregarsi durante la reazione, che può portare alla disattivazione del catalizzatore. Ma, quando olefina come 1, 5-cicloottadiene è stato aggiunto alla miscela, ha agito come disperdente per il catalizzatore a base di palladio, facilitando una più efficiente reazione di cross-coupling allo stato solido. Quando è stata aggiunta l'olefina, il tasso di conversione della reazione è passato da meno del 30% al 99%.

"Il nostro protocollo dovrebbe essere particolarmente utile per ridurre la quantità di solvente organico utilizzato nell'industria che è dannoso per l'ambiente. Renderà anche il processo di produzione meno costoso, " disse Hajime Ito. "Il nuovo metodo potrebbe essere applicato a, Per esempio, la produzione di triarilammine che possono essere trovate in un'ampia gamma di materiali organici tra cui celle solari e diodi emettitori di luce."