L’industrie chimique utilise couramment des métaux rares et coûteux pour produire des produits pharmaceutiques et d’autres substances essentielles. Remplacer ces métaux autant que possible par des substituts plus abondants et moins chers serait bénéfique à la durabilité environnementale, réduirait les coûts et minimiserait le risque de perturbations de la chaîne d'approvisionnement.
Aujourd'hui, dans une étude publiée dans Chemistry—A European Journal , des chercheurs de l'Université d'Osaka et des partenaires collaborateurs ont répondu à ce besoin dans leurs travaux sur une transformation chimique utile sur le plan industriel. Les conditions de réaction simples et douces décrites ici pourraient inspirer les chercheurs qui s'efforcent de réduire l'utilisation de métaux coûteux pour autant de réactions chimiques que possible.
Les métaux dits nobles sont des matériaux particulièrement polyvalents. Par exemple, le palladium est un métal de choix pour catalyser une transformation chimique (convertir les nitriles en amines primaires), étape courante dans la production de nylon et de plastique. Cependant, ces métaux sont rares et coûteux.
Les substituts à base de métaux courants tels que le nickel pourraient être des catalyseurs moins chers. Malheureusement, de nombreux métaux bon marché nécessitent des conditions expérimentales difficiles, telles que des pressions et des températures élevées, pour la transformation chimique mentionnée précédemment. Déterminer si le carbure de nickel présente les mêmes limites et, dans le cas contraire, évaluer l'étendue des transformations chimiques possibles avec ce catalyseur, tel était l'objectif de l'étude de l'équipe de recherche.
"Dans notre travail, nous étudions en profondeur la chimie de la réaction qui est à la base d'un nouveau catalyseur hétérogène de nanoparticules de carbure de nickel pour l'hydrogénation sélective des nitriles en amines primaires", explique Sho Yamaguchi, auteur principal de l'étude. "Le champ d'application des substrats est large :de nombreux types de nitriles hétéroaromatiques et aliphatiques peuvent subir cette transformation."
Le catalyseur des chercheurs présente plusieurs avantages :
"Nous sommes enthousiasmés car nos recherches contribueront à minimiser l'utilisation de métaux coûteux et simplifieront la configuration expérimentale d'une classe commune de synthèses chimiques", déclare Tomoo Mizugaki, auteur principal. "De plus, nos calculs théoriques fournissent des informations qui nous aideront à optimiser le catalyseur pour des applications supplémentaires."
Ce travail constitue une étape importante vers l’augmentation de la durabilité d’une classe de réactions chimiques nécessaires à la synthèse de produits pharmaceutiques et de nombreux autres produits quotidiens. Étant donné que le catalyseur au nickel est beaucoup moins cher qu'un métal noble et que les procédures expérimentales requises sont simples, les applications réalisables à d'autres transformations chimiques devraient être simples.
Plus d'informations : Sho Yamaguchi et al, Catalyseur de nanoparticules de carbure de nickel pour l'hydrogénation sélective des nitriles en amines primaires, Chemistry—A European Journal (2024). DOI :10.1002/chem.202303573
Informations sur le journal : Chimie – Une revue européenne
Fourni par l'Université d'Osaka
