L’industria chimica utilizza comunemente metalli rari e costosi per produrre prodotti farmaceutici e altre sostanze essenziali. Sostituire questi metalli, quando possibile, con sostituti più abbondanti ed economici andrebbe a beneficio della sostenibilità ambientale, ridurrebbe i costi e ridurrebbe al minimo il rischio di interruzioni della catena di approvvigionamento.
Ora, in uno studio pubblicato su Chemistry—A European Journal , i ricercatori dell'Università di Osaka e i partner che hanno collaborato hanno soddisfatto questa esigenza nel loro lavoro su una trasformazione chimica utile a livello industriale. Le condizioni di reazione semplici e delicate qui riportate potrebbero ispirare i ricercatori che stanno lavorando per ridurre l'uso di metalli costosi per il maggior numero possibile di reazioni chimiche.
I cosiddetti metalli nobili sono materiali particolarmente versatili. Ad esempio, il palladio è il metallo preferito per catalizzare una trasformazione chimica – la conversione dei nitrili in ammine primarie – che è un passaggio comune nella produzione di nylon e plastica. Tuttavia, tali metalli sono rari e costosi.
I sostituti basati su metalli comuni come il nichel potrebbero essere catalizzatori più economici. Sfortunatamente, molti metalli economici richiedono condizioni sperimentali impegnative, come pressioni e temperature elevate, per la trasformazione chimica menzionata in precedenza. Determinare se il carburo di nichel presenta gli stessi limiti e, in caso contrario, valutare la portata delle trasformazioni chimiche possibili con questo catalizzatore, era l'obiettivo dello studio del gruppo di ricerca.
"Nel nostro lavoro, studiamo a fondo la chimica della reazione che è alla base di un nuovo catalizzatore eterogeneo di nanoparticelle di carburo di nichel per l'idrogenazione selettiva dei nitrili in ammine primarie", spiega Sho Yamaguchi, autore principale dello studio. "L'ambito dei substrati è ampio:molti tipi di nitrili eteroaromatici e alifatici possono subire questa trasformazione."
Ci sono diversi vantaggi del catalizzatore dei ricercatori:
"Siamo entusiasti perché la nostra ricerca aiuterà a ridurre al minimo l'uso di metalli costosi e a semplificare l'impostazione sperimentale di una classe comune di sintesi chimiche", afferma Tomoo Mizugaki, autore senior. "Inoltre, i nostri calcoli teorici forniscono approfondimenti che ci aiuteranno a ottimizzare il catalizzatore per ulteriori applicazioni."
Questo lavoro rappresenta un importante passo avanti per aumentare la sostenibilità di una classe di reazioni chimiche necessarie per la sintesi di prodotti farmaceutici e di molti altri prodotti di uso quotidiano. Poiché il catalizzatore al nichel è molto più economico di un metallo nobile e le procedure sperimentali richieste sono semplici, le applicazioni fattibili per ulteriori trasformazioni chimiche dovrebbero essere semplici.
Ulteriori informazioni: Sho Yamaguchi et al, Catalizzatore di nanoparticelle di carburo di nichel per l'idrogenazione selettiva di nitrili in ammine primarie, Chemistry—A European Journal (2024). DOI:10.1002/chem.202303573
Informazioni sul giornale: Chimica – Una rivista europea
Fornito dall'Università di Osaka
