Réduction des nitroarènes en amines sans conditions extrêmes ni production de réactifs toxiques

TAS et études de résonance paramagnétique électronique induite par la lumière du catalyseur. a, Spectre d'absorption transitoire résolu en temps du CuFeS₂ catalyseur montrant la différence de densité optique (ΔOD) en fonction de la longueur d'onde à divers retards. b, Dynamique transitoire du CuFeS₂ PIA à 590 nm et photoblanchiment (PB) à 910 nm. c, Représentation schématique des diagrammes de niveau d'énergie de CuFeS₂ et l'hydrazine. LUMO, orbitale moléculaire occupée la plus basse. d, L'espèce intermédiaire photoexcitée du catalyseur avec l'hydrazine, conformément à l'oxydation de l'hydrazine en transférant des électrons de son HOMO aux trous photogénérés correspondant à l'énergie dans la bande de valence de CuFeS₂ (c). e, L'émergence de l'intermédiaire de réduction à trois électrons du nitrobenzène lors d'une irradiation lumineuse. Crédit :Nanotechnologie de la nature (2022). DOI :10.1038/s41565-022-01087-3

Une équipe de chercheurs affiliés à des entités en République tchèque, en Grèce et en Allemagne a mis au point un moyen de réduire les nitroarènes en amines qui ne produit pas de réactifs toxiques et n'implique pas de conditions extrêmes. Ils ont publié leurs résultats dans Nature Nanotechnology .

La réduction des nitroarènes en amines est une procédure courante dans les applications commerciales - elle fait partie du processus impliqué dans la création de produits tels que les polymères, les plastiques et la peinture. La méthode de réduction actuelle nécessite un traitement à des températures aussi élevées que 100 degrés Celsius, l'utilisation de catalyseurs de métaux nobles et d'hydrogène gazeux sous haute pression. De telles conditions ont conduit les scientifiques à rechercher d'autres moyens de faire le travail. Une approche prometteuse implique l'utilisation d'interactions plasmoniques. Dans ce nouvel effort, les chercheurs approfondissent cette recherche.

Le processus de réduction qu'ils ont développé commence par des nanocristaux de chalcopyrite avec une résonance plasmon similaire aux nanoparticules d'or. Les nanocristaux sont non seulement moins chers, notent les chercheurs, mais ils ont également des propriétés catalytiques améliorées. Le résultat est une augmentation des paires électron-trou. Dans leur processus, les réactifs sont absorbés par les nanocristaux.

Ensuite, les chercheurs ont ajouté les cristaux à une solution d'hydrazine et de nitrobenzène, puis ont bombardé les résultats avec de la lumière bleue pendant deux heures. L'hydrazine a réduit le nitrobenzène en aniline avec un rendement de 100 %. Les chercheurs notent également que le processus a été effectué à température ambiante, bien que la réaction ait augmenté la température de la solution de 25 degrés à 58 degrés Celsius, ce qui a accéléré la réaction. Il ne produit pas non plus de réactifs toxiques. Et enfin, cela implique l'utilisation de sulfure de cuivre et de fer, qui est facilement disponible.

Les chercheurs notent que leur processus a produit des fréquences de rotation qui n'étaient pas atteignables dans d'autres réactions et qu'il a un taux normalisé de coût réduit d'un ordre de grandeur pour réduire sélectivement les nitroarènes. + Explorer plus loin