Observando o longo

20 de julho de 2023

Este artigo foi revisado de acordo com o processo editorial e as políticas da Science X. Os editores destacaram os seguintes atributos, garantindo a credibilidade do conteúdo:

verificado

publicação revisada por pares

fonte confiável

revisar

pelo Instituto de Ciências Básicas

Pesquisadores do Instituto de Ciências Básicas (IBS) da Coreia do Sul fizeram uma descoberta inovadora ao identificar a estrutura e a reatividade dos intermediários ródio-acilnitrenóides em reações catalíticas de aminação de hidrocarbonetos. Ao estudar o complexo de coordenação ródio-dioxazolona usando análise de difração de raios X de cristal único fotoinduzido, eles capturaram o momento fugaz da formação intermediária de Rh-acilnitrenóide.

As descobertas são publicadas na revista Science.

Espera-se que esta conquista abra caminho para o desenvolvimento de catalisadores altamente reativos e seletivos para a conversão de hidrocarbonetos em produtos de valor agregado, com aplicações potencialmente amplas em diversas indústrias.

Liderados pelo Diretor Chang Sukbok, cientistas do Centro de Funcionalizações Catalíticas de Hidrocarbonetos do Instituto de Ciências Básicas (IBS) fizeram um avanço na compreensão da estrutura e da reatividade de um intermediário chave nas reações catalíticas. Este intermediário, conhecido como metal de transição-nitrenóide, desempenha um papel crucial na conversão de hidrocarbonetos em amidas, que são importantes na indústria farmacêutica e na ciência dos materiais.

Nas reações químicas, intermediários são substâncias formadas e consumidas durante a transformação de reagentes em produtos. Portanto, compreender esses intermediários é crucial para melhorar as vias de reação e desenvolver catalisadores eficientes. Por exemplo, os compostos contendo nitrogênio constituem a espinha dorsal de aproximadamente 90% dos produtos farmacêuticos e são essenciais na ciência dos materiais.

Portanto, identificar os intermediários envolvidos nas reações de aminação, onde grupos funcionais à base de nitrogênio são introduzidos em matérias-primas de hidrocarbonetos, é altamente importante.

Os pesquisadores reconheceram a importância de compreender a estrutura e as propriedades dos intermediários de reação nas reações de aminação. Em particular, as reações que utilizam catalisadores de metais de transição e reagentes de dioxazolona foram consideradas altamente úteis para a química medicinal e a ciência dos materiais, com mais de 120 grupos de pesquisa em todo o mundo contribuindo para o desenvolvimento deste campo.

A chave para a compreensão dessas reações em nível fundamental está na capacidade de estudar o intermediário da reação que se forma quando um catalisador de metal de transição se liga ao reagente dioxazolona - conhecido como metal-acilnitrenóide. Estas espécies intermediárias têm sido notoriamente difíceis de estudar devido à sua natureza altamente reativa, o que só lhes permite existir por um momento fugaz.

Além disso, as reações catalíticas tradicionais ocorrem frequentemente em solução, onde as substâncias intermediárias reagem rapidamente com outras moléculas, tornando-as ainda mais difíceis de estudar.

Para enfrentar este desafio, a equipe do IBS desenvolveu uma abordagem experimental usando fotocristalografia de raios X. Além disso, eles também se concentraram no rastreamento de reações químicas no estado sólido, e não em soluções líquidas. Para este propósito, eles desenvolveram um novo complexo cromóforo de ródio com um ligante bidentado de dioxazolona, ​​onde a transferência de carga fotoinduzida de metal para ligante inicia a amidação catalítica de C – H de fontes de hidrocarbonetos, como o benzeno.

Usando este sistema recém-projetado, os pesquisadores sintetizaram um complexo de coordenação isolável de ródio-dioxazolona. Então, por meio de análise de difração de raios X de cristal único fotoinduzido usando radiação síncrotron (Pohang Accelerator Laboratory), eles conseguiram revelar pela primeira vez a estrutura e as propriedades do intermediário ródio-acilnitrenóide.