Une équipe de recherche affiliée à l'UNIST a dévoilé un catalyseur de pointe doté d'un pouvoir oxydant exceptionnel, capable d'extraire des électrons des composés. Prévu pour révolutionner divers domaines, notamment le développement de catalyseurs métalliques et la chimie de synthèse, ce catalyseur marque une avancée significative dans la recherche catalytique.

Dirigée par le professeur Jaeheung Cho du Département de chimie de l'UNIST, l'équipe de recherche a réussi à synthétiser le catalyseur pionnier manganèse-fluor, en utilisant le système macrocyclique pyridinophane. Ce catalyseur démontre sa capacité à induire des réactions d'oxydation, facilitant ainsi une perte efficace d'électrons provenant des dérivés toxiques du toluène. Les travaux sont publiés dans le Journal of the American Chemical Society .

Grâce à une analyse minutieuse, l'équipe de recherche a découvert les mécanismes sous-jacents responsables des performances exceptionnelles du catalyseur dans les réactions d'oxydation. En modulant l'environnement électronique de divers composés, l'équipe a vérifié la capacité du catalyseur à catalyser l'oxydation des dérivés du toluène avec une efficacité inégalée.

Cette recherche représente la première exploration des propriétés physicochimiques des espèces métaux de transition-fluor, introduisant un nouveau paradigme pour la décomposition des liaisons carbone-hydrogène basé sur des réactions de transfert d'électrons.

Le professeur Cho a souligné l'importance d'activer la matière organique avec des liaisons carbone-hydrogène robustes, soulignant leur propension à accepter des électrons et à subir une réduction grâce à des réactions chimiques à fort potentiel de réduction. Les caractéristiques uniques des espèces manganèse-fluor permettent des transformations catalytiques dans ce contexte.

L’avancement des catalyseurs organiques grâce à l’activation des liaisons carbone-hydrogène (C-H) est un domaine de recherche crucial avec de nombreuses applications dans les procédés pharmaceutiques et industriels. Des efforts sont en cours pour développer des catalyseurs métalliques rentables en émulant les activités de diverses enzymes métalliques grâce à la recherche en biosimulation.

L'accent a récemment été mis sur les matériaux aux halogénures métalliques qui combinent des métaux de transition comme le fer et le manganèse avec des atomes d'halogène, en particulier le fluor, agissant comme intermédiaires pour l'oxydation de diverses substances organiques. Le catalyseur manganèse-fluor nouvellement synthétisé apparaît comme l'espèce d'halogénure métallique la plus réactive divulguée à ce jour, offrant des applications prometteuses dans les processus industriels.

L'équipe de recherche a analysé le mécanisme d'oxydation facilité par le catalyseur, mettant en évidence des taux de réaction améliorés en manipulant l'environnement électronique de divers composés. L'efficacité remarquable du catalyseur dans l'oxydation des dérivés du toluène, un exploit inédit avec les espèces d'halogénures métalliques existantes, est également remarquable.

L'étude a été co-écrite par les chercheurs Donghyun Jeong et Yujeong Lee sous la direction du professeur Cho. La recherche non seulement fait avancer les technologies neutres en carbone, mais contribue également à l'avancement de la prochaine génération d'universitaires et à des progrès cruciaux dans les secteurs environnementaux et industriels.

Plus d'informations : Donghyun Jeong et al, Synthèse, caractérisation et réactivité d'un complexe manganèse mononucléaire (IV) – Bis (fluoré) hautement oxydatif, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI : 10.1021/jacs.3c13324

Fourni par l'Institut national des sciences et technologies d'Ulsan