Le polyimide aromatique est un polymère thermiquement et chimiquement résistant à haute résistance mécanique, qui est largement utilisé pour les matériaux d'isolation électrique et les matériaux aérospatiaux. L'un des principaux polyimides est fabriqué à partir de tétraméthyl biphényltétracarboxylate, qui est préparé par couplage déshydrogénant de phtalate de diméthyle catalysé par [Pd(OAc) classique 2 ]/[Cu(OAc) 2 ]/1, Système 10-phénanthroline (phen). Cependant, le rendement en produit est normalement inférieur à 10 pour cent. Néanmoins, ce procédé est utilisé pour la production industrielle. Le mécanisme était en grande partie inconnu car le processus nécessitait des conditions difficiles (plus de 200 degrés Celsius), des catalyses réticulées utilisant des complexes Pd et Cu, et des conditions de catalyseur très diluées.

Des expériences de rayonnement synchrotron font maintenant la lumière sur le mécanisme. Une équipe conjointe de la TUAT, Université d'Osaka et Université de Kyoto, s'est d'abord concentré sur les intermédiaires potentiels tels que [Pd(OAc){C 6 H 3 (CO 2 Moi) 2 }(phen)] basé sur le cycle catalytique théorisé, et ils les ont préparés via des réactions indépendantes. Certaines réactions stoechiométriques utilisant les intermédiaires ont suggéré la formation de tétraméthyl biphényltétracarboxylate, le produit, par suite de disproportion, donnant Pd{C 6 H 3 (CO 2 Moi) 2 } 2 (phen) et l'élimination réductrice.

Ils ont confirmé que ces intermédiaires potentiels fonctionnaient comme catalyseurs, et le chiffre d'affaires (TON) atteint 91. Ils ont également utilisé des mesures Pd K-edge (24,357 keV) XANES et EXAFS à l'aide du SPring-8 BL01B1 à la Japan Synchrotron Radiation Research Institution. Ils ont découvert qu'une solution de catalyseur in situ dans du phtalate de diméthyle à partir de [Pd(OAc) 2 ]/[Cu(OAc) 2 ]/phen converti en [Pd(OAc){C 6 H 3 (CO 2 Moi) 2 }(phen)] par l'étude XAFS. Cette nouvelle méthodologie et ses résultats ont été publiés dans le Catalyse ACS .

« Ce procédé a été utilisé pour une production industrielle d'un précurseur de polyimide aromatique, malgré la faible efficacité catalytique. Il s'agit d'un processus génial trouvé à l'origine par les chercheurs industriels pour la production du précurseur en raison de l'efficacité élevée des atomes et de l'accès direct à partir du phtalate de diméthyle facilement disponible. Nos résultats sont sûrement au service du développement ultérieur des catalyseurs, cela conduit à la production plus économique du polyimide. Bien que certains groupes pionniers aient étudié les catalyses associées, nous sommes heureux d'y contribuer, " dit Masafumi Hirano, un professeur de chimie de la TUAT et un directeur de l'étude.

La portée actuelle est, cependant, limité au côté catalyseur Pd. Bien que l'étude détaillée sur le catalyseur Cu soit plus difficile, c'est le chemin vers la parfaite compréhension de cette catalyse.

« L'analyse in situ en solution XAFS de catalyses homogènes est encore difficile mais notre équipe travaille bien à toutes les étapes de la chimie organométallique, la chimie catalytique et l'étude XAFS. J'apprécie la diversité des membres de l'équipe avec des parcours différents en chimie, " dit Masafumi.