Инновационный катализатор на базе алюминия проявляет образцовую долговечность и эффективность, успешно переключаясь между важными валентными состояниями.
Алюминий входит в топ самых распространенных элементов земной коры и давно интересует химиков как потенциальная замена дорогостоящим металлическим катализаторам. Основная сложность заключается в том, что алюминий трудно заставить динамично менять свое валентное состояние, необходимое для начала и завершения химической реакции. Чаще всего алюминий стремится зафиксировать себя в форме Al (III). Возвращение же его обратно в состояние Al (I) оказывается весьма проблематичным процессом, пишет Phys.org.
Ученые из Южного университета науки и технологий нашли решение проблемы, разработав новый окислительно-восстановительный катализатор на основе алюминия — карбазолилалюминилен. Его ключевым элементом выступает азот. Гибкое строение позволяет молекулам азота принимать две формы: плоскую и пирамидальную, что дает возможность контролировать окружающую среду вокруг алюминия. Благодаря этому катализатор способен свободно переключаться между состояниями Al (I) и Al (III), выступая эффективным активатором химических реакций.
Научная группа использовала разработанный катализатор для реализации сложного региоселективного процесса — циклотримеризации алкинов, известного как реакция Реппе. В рамках этой реакции три молекулы алкина объединяются, образуя бензольное кольцо. Чтобы обеспечить успешное протекание процесса, пришлось осуществить весь цикл окислительно-восстановительных преобразований. Он включает четыре ключевые стадии: окислительное присоединение, два последовательных акта внедрения, внутримолекулярную перестройку и завершающую стадию восстановления. До сих пор подобные преобразования выполнялись преимущественно дорогими переходными металлами.
Источник: hi-tech.mail.ru