Un chimiste de RUDN et ses collègues d'Iran ont développé une nouvelle stratégie pour produire du creux, catalyseurs poreux pour la réaction de couplage de Heck. Ces catalyseurs sont caractérisés par une structure en forme de fleur. Ils sont constitués de graphène, à la surface desquelles sont déposées des couches d'hydroxydes d'aluminium-cobalt et des nanoparticules de palladium. Le matériau résultant réduit de 10 fois le temps de synthèse de la substance nécessaire pour obtenir les colorants - le trans-stilbène - sans diminuer le rendement du produit cible. Les catalyseurs développés peuvent être appliqués en synthèse stéréosélective dans les produits pharmaceutiques, la préparation de colorants organiques, et en agrochimie. Les résultats ont été publiés dans la revue Lettres de catalyse .

La réaction de Mizoroki-Heck est utilisée pour créer des colorants, herbicides et médicaments dans lesquels le palladium agit comme catalyseur. Les catalyseurs sont généralement combinés avec des hydroxydes d'aluminium et de cobalt à double couche pour augmenter l'activité catalytique du palladium. Mais faible conductivité électrique, la mauvaise stabilité mécanique et la courte durée de vie de ces hydroxydes limitent leur utilisation. Les chimistes ont surmonté ces obstacles en introduisant de l'oxyde de graphène dans la structure du catalyseur. Les atomes d'azote et de soufre à la surface du graphène augmentent la force de liaison avec les nanoparticules de palladium. Le graphène peut être un support idéal pour les hydroxydes de palladium et de cobalt et d'aluminium en raison de sa grande surface spécifique, stabilité chimique, et une conductivité électrique élevée.

Rafaël Luque, directeur du Centre de recherche pour la conception moléculaire et la synthèse de composés innovants pour la médecine à l'Université RUDN, et ses collègues ont d'abord oxydé le graphène en oxyde. Puis, ils ont synthétisé des sphères creuses ressemblant à des fleurs en présence de sels de cobalt et d'aluminium. Après ça, ils y ont implanté des atomes de soufre et d'azote à haute température et pression. Les chimistes ont synthétisé le catalyseur cible en récupérant des composés de palladium dans les pores des sphères creuses résultantes. L'activité catalytique a été étudiée en chauffant le catalyseur avec du styrène et des dérivés aromatiques du chlore, brome et iode.

"Ces catalyseurs sont très efficaces et ont une stabilité très élevée par rapport aux autres systèmes rapportés, " dit Luqué.

Les chercheurs ont révélé une activité catalytique élevée dans les sphères poreuses obtenues avec la libération de trans-stilbène - le produit de réaction cible - jusqu'à 95 % dans les deux heures suivant la réaction dans des conditions de synthèse douces. Les auteurs ont également constaté que les dérivés de l'iode réagissent plus rapidement que les dérivés similaires du brome et du chlore. Le catalyseur a montré la capacité de réagir après une utilisation répétée huit fois, ce qui indique sa grande stabilité. Les catalyseurs précédents pour la réaction de couplage de Heck présentaient des valeurs de rendement inférieures de 62 % à 91 %, ou nécessitait une température et un temps de réaction élevés. Rafael Luque et ses collègues ont prouvé le potentiel de créer des catalyseurs creux de palladium stables ressemblant à des fleurs et le rôle positif du graphène allié au soufre et à l'azote sur un substrat d'oxydes d'aluminium et de cobalt en couches.