La conception de nouveaux catalyseurs est essentielle pour fabriquer de nouveaux composés organosiliciés utiles, qui sont très demandés dans des domaines allant du médical à l'industrie électronique. Une étape cruciale de ce processus est l'hydrosilylation (la formation de liaisons carbone-silicium), et beaucoup d'intérêt s'est concentré sur les catalyseurs à base de rhodium connus pour être efficaces pour accélérer cette réaction.

Maintenant, Ken Motokura de l'Institut de technologie de Tokyo (Tokyo Tech) et ses collègues ont conçu un nouveau catalyseur composé de trois composants principaux - un complexe de rhodium (Rh) et une amine tertiaire (NEt2) sur silice (SiO2) - qui améliore considérablement le processus d'hydrosilylation.

Signalé dans Catalyse ACS , le nouveau catalyseur a réalisé un chiffre d'affaires d'environ 1, 900, 000 sur une période de 24 heures, surpassant de loin les autres catalyseurs au rhodium supporté développés à ce jour.

L'amine co-immobilisée (NEt2) est considérée comme un facteur clé de l'amélioration de l'activité catalytique. « Bien que la raison précise de l'amélioration ne soit toujours pas claire, on sait qu'habituellement la réaction d'hydrosilylation est accélérée par don d'électrons au centre du rhodium, et l'amine tertiaire a la capacité de donner des électrons, " dit Motokura. Le travail s'appuie sur la découverte précédente du groupe de recherche selon laquelle la co-immobilisation de deux sites actifs améliore considérablement la catalyse.

La nouvelle étude démontre que le fait d'avoir à la fois le complexe Rh et l'amine sur la surface de SiO2 produit un rendement plus élevé (96 %) qu'avec seulement Rh (9 %) ou simplement l'amine (moins de 1 %), suggérant un effet synergique en jeu.

Notamment, l'ordre dans lequel le complexe Rh et l'amine ont été immobilisés a affecté les performances catalytiques. Motokura explique que le moment de l'immobilisation peut affecter le positionnement du complexe Rh et de l'amine, qui affecte finalement l'activité catalytique. Ce résultat rejoint une étude précédente de la même équipe, qui a trouvé que l'activité catalytique dépendait fortement de la proximité du complexe Rh et de l'amine tertiaire.

Un facteur limitant pour les études futures est le coût élevé du rhodium. "Dans cette étude, il est important de noter que nous avons pu obtenir une très faible charge de rhodium, " dit Motokura. " Nous reconnaissons qu'il sera essentiel de trouver des alternatives au rhodium. Jusque là, cependant, les catalyseurs à base de métaux bon marché présentent généralement une faible activité."

Le prochain objectif de l'équipe est de produire un effet synergique en utilisant des métaux non précieux et des fonctions organiques sur la même surface, afin d'atteindre des performances catalytiques comparables à celles des catalyseurs à base de rhodium. Motokura dit :" Si cela réussit, notre objectif de longue date de développer des solutions durables basées sur la chimie sera atteint."