Наблюдение за длинным

Jul 15, 2023

20 июля 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Института фундаментальных наук

Исследователи из Института фундаментальных наук (IBS) в Южной Корее сделали новаторское открытие, определив структуру и реакционную способность родий-ацилнитреноидных промежуточных продуктов в каталитических реакциях аминирования углеводородов. Изучая координационный комплекс родий-диоксазолона с помощью фотоиндуцированного монокристаллического рентгеновского дифракционного анализа, они уловили мимолетный момент образования промежуточного соединения Rh-ацилнитреноида.

Результаты опубликованы в журнале Science.

Ожидается, что это достижение откроет путь к разработке высокореактивных и селективных катализаторов для преобразования углеводородов в продукты с добавленной стоимостью, которые потенциально могут найти широкое применение в различных отраслях промышленности.

Под руководством директора Чанг Сукбока ученые из Центра каталитической функционализации углеводородов Института фундаментальных наук (IBS) совершили прорыв в понимании структуры и реакционной способности ключевого промежуточного продукта в каталитических реакциях. Это промежуточное соединение, известное как нитреноид переходного металла, играет решающую роль в превращении углеводородов в амиды, которые важны в фармацевтике и материаловедении.

В химических реакциях интермедиатами называют вещества, которые образуются и расходуются при превращении реагентов в продукты. Следовательно, понимание этих промежуточных продуктов имеет решающее значение для улучшения путей реакции и разработки эффективных катализаторов. Например, азотсодержащие соединения составляют основу примерно 90% фармацевтических препаратов и имеют важное значение в материаловедении.

Поэтому идентификация интермедиатов, участвующих в реакциях аминирования, при которых в углеводородное сырье внедряются азотсодержащие функциональные группы, является весьма актуальной.

Исследователи признали важность понимания структуры и свойств промежуточных продуктов реакций аминирования. В частности, было обнаружено, что реакции, в которых используются катализаторы переходных металлов и реагенты диоксазолоны, весьма полезны для медицинской химии и материаловедения, причем более 120 исследовательских групп по всему миру вносят свой вклад в развитие этой области.

Ключом к пониманию этих реакций на фундаментальном уровне является способность изучать промежуточный продукт реакции, который образуется, когда катализатор на основе переходного металла связывается с реагентом диоксазолоном, известным как металл-ацилнитреноид. Эти промежуточные виды, как известно, трудно изучать из-за их высокой реактивной природы, которая позволяет им существовать лишь в течение мимолетного момента.

Кроме того, традиционные каталитические реакции часто протекают в растворе, где вещества-посредники быстро реагируют с другими молекулами, что еще больше затрудняет их изучение.

Чтобы решить эту проблему, команда IBS разработала экспериментальный подход с использованием рентгеновской фотокристаллографии. Кроме того, они также сосредоточились на отслеживании химических реакций в твердом состоянии, а не в жидких растворах. С этой целью они разработали новый хромофорный комплекс родия с бидентатным диоксазолоновым лигандом, в котором фотоиндуцированный перенос заряда от металла к лиганду инициирует каталитическое C–H-амидирование источников углеводородов, таких как бензол.

Используя эту недавно разработанную систему, исследователи синтезировали изолируемый координационный комплекс родий-диоксазолона. Затем с помощью фотоиндуцированного монокристаллического рентгеновского дифракционного анализа с использованием синхротронного излучения (Ускорительная лаборатория Пхохана) им впервые удалось выявить структуру и свойства промежуточного соединения родий-ацилнитреноид.