17.12.2020 - RUDN University

Químicos han mejorado los catalizadores de paladio utilizando conchas de cangrejo

Nuevo tipo de catalizadores a base de paladio a base de biopolímero de quitina se puede usar más de 10 veces

Los químicos de la Universidad RUDN han sintetizado biopolímeros solubles a base de quitina a partir de conchas de cangrejo. Junto con el paladio, forman catalizadores eficaces para reacciones orgánicas. Se pueden utilizar nanopartículas de nuevos catalizadores diez o más veces. resultadospublicado en Polímeros de Carbohidratos.

Los catalizadores a base de paladio se utilizan para acelerar las reacciones de acoplamiento cruzado, en las que dos fragmentos se unen a través de átomos de carbono. Aproximadamente el 17% de todas las reacciones en química médica son acoplamientos cruzados que utilizan catalizadores de paladio. Sin embargo, la mayoría de los catalizadores de paladio no se pueden reutilizar. Los químicos de la Universidad RUDN han propuesto un nuevo tipo de catalizadores a base de paladio a base de biopolímero de quitina, que se puede usar más de 10 veces.

La quitina se obtiene de las conchas y exoesqueletos de artrópodos, principalmente vida marina. La mayoría de sus derivados son difíciles de modificar, pero los químicos de la Universidad RUDN han logrado sintetizar derivados de quitina adecuados para problemas de química orgánica. Para hacer esto, se mezcló polvo de quitina de conchas de cangrejo con agua y compuestos orgánicos con grupos azida (N3) y se sometió a tratamiento ultrasónico. Después de 20 minutos, se obtuvo un polímero de la mezcla, en el que el 40% de los fragmentos se combinaron con grupos azida. En la siguiente etapa, el polímero se "completó" con ésteres de aminoácidos. En lugar de cada grupo azida, apareció un anillo de tres átomos de nitrógeno y dos átomos de carbono. En una solución de metanol, la sustancia resultante se mezcló con un catalizador de paladio, luego esta solución se añadió a la solución del derivado de quitina, de una a dos gotas por varios minutos.

La actividad catalítica de las nanopartículas catalizadoras fue probada por químicos de la Universidad RUDN en la reacción de acoplamiento cruzado, en la que se combinan fragmentos de dos clases de sustancias: haluros de arilo y alquinos. Se llevó a cabo a una temperatura de 70°C en diferentes disolventes - agua, tolueno, hexano - y en presencia de varias bases. En total, los científicos estudiaron 32 variantes de la reacción y encontraron que el nuevo catalizador es más efectivo en forma de partículas con un diámetro de 30 nanómetros cuando reacciona en agua en presencia de carbonato de potasio. En este caso, el rendimiento del producto de reacción alcanzó el 100%. Los químicos de la Universidad RUDN también comprobaron si el catalizador se puede reutilizar con tales parámetros. Después de la primera reacción, las nanopartículas se separaron del producto de reacción en una centrífuga, se lavaron con agua, se secaron y se inició la siguiente reacción con su ayuda. Después de 10 repeticiones, el rendimiento del producto no disminuyó y las nanopartículas no se degradaron.

"Hemos recibido la primera prueba de concepto para la creación de catalizadores efectivos para síntesis orgánica basados en quitina. La ventaja clave del nuevo catalizador es su reutilización. Todavía no sabemos qué hace que las nanopartículas del complejo de paladio con derivados de quitina sean tan estables. Esto se aclarará en estudios futuros. También planeamos utilizar las nanopartículas obtenidas como catalizador en otras reacciones de acoplamiento cruzado ", - Andrey Kritchenkov, Candidato a Ciencias Químicas, Asistente del Departamento de Química Inorgánica de la Universidad RUDN.

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