La funzionalizzazione ossidativa dei composti idrofobici è un'importante area di ricerca dal punto di vista dell'utilizzo efficace delle risorse naturali e del trattamento e riutilizzo delle sostanze pericolose. Tuttavia, un metodo che possa facilitare tali reazioni non è stato ben stabilito.
Per risolvere questo problema, il gruppo di ricerca dell’Università di Tsukuba ha sviluppato un meccanismo “catch-and-release” per ossidare il metano per ottenere metanolo utilizzando un complesso di ferro con un ambiente idrofobico vicino al metallo centrale come catalizzatore. Utilizzando questo catalizzatore, il team ha ossidato in modo selettivo ed efficiente substrati organici aromatici idrofobici in un mezzo acquoso in condizioni blande. Lo studio è pubblicato su ACS Catalysis .
In questa reazione, i substrati organici aromatici idrofobici vengono riconosciuti selettivamente e intrappolati nell'ambiente idrofobico dei complessi di ferro nell'acqua e i prodotti ossidati idrofili formati dopo l'ossidazione vengono rilasciati nell'acqua. Sulla base di questo meccanismo, hanno ossidato selettivamente substrati aromatici idrofobici in condizioni blande di 50°C in un sistema a due fasi di soluzione acquosa e substrati organici utilizzando il complesso di ferro.
Per l'ossidazione del benzene, tra le altre, il numero di turnover della reazione catalitica coinvolta ha superato 30.000 in 3 ore ed è stata raggiunta una selettività del fenolo del 100%. Inoltre, sono state realizzate l'ossidazione selettiva a due elettroni dell'antracene e l'ossidazione a due elettroni dei soli composti aromatici da miscele di composti alifatici e aromatici, che in precedenza rappresentavano una sfida.
Ciò è stato ottenuto utilizzando un meccanismo di “riconoscimento e rilascio”, che rappresenta un ulteriore progresso nel meccanismo di cattura e rilascio riportato in precedenza. Si prevede che questo meccanismo di riconoscimento e rilascio costituirà una base importante per la trasformazione chimica altamente efficiente e selettiva dei substrati organici aromatici idrofobici nell'acqua.
Ulteriori informazioni: Hiroto Fujisaki et al, Ossidazione selettiva di idrocarburi mediante catalizzatori di ferro molecolare basata sul riconoscimento molecolare attraverso l'interazione π–π in mezzo acquoso, catalisi ACS (2024). DOI:10.1021/acscatal.3c05118
Informazioni sul giornale: Catalisi ACS
Fornito dall'Università di Tsukuba
