钯催化剂航行提示碳碳键形成反思

巧妙的荧光显微镜实验揭示了钯原子的解放的行为,帮助回答问题至今尚未得到解决的一个重要过程形成碳原子之间的键。的Suzuki-Miyaura交叉耦合Akira Suzuki赢得了2010年诺贝尔化学奖,但一直在争论是否坚实的钯催化剂溶解。

铁托Scaiano渥太华大学的团队发现,钯原子溶解和浸出远离其他原子在纳米粒子,但土地表面上的支持材料。这些沉积钯原子是活跃的站点的碳碳键的形成过程中,保罗哥解释说,在新论文的第一作者。

工业,Suzuki-Miyaura反应的常用基本药物的合成,科斯塔说。行业发现更容易分离和重用与可溶性固体催化剂比工作版本。但这就提出了一个问题:碳碳键的形成反应是否发生在催化剂表面,还是催化剂溶解和潜在的渗滤液。找到正确的答案是重要的因为浸出过程往往导致不必要的药物有毒金属的痕迹,提高运营成本的净化和催化剂恢复,”科斯塔说。

起初Scaiano,科斯塔和他们的同事黛博拉Sandrin non-microscopy方法用于区分是否溶解固体或钯催化剂活性。他们的一些结果显示机制发生在钯纳米颗粒的表面,而其他人则表示一个浸出过程。

Scaiano集团然后用全内反射荧光(Tirf显微镜直接研究原子在起作用。在这个过程中他们发光特定波长的激光穿过一个地区100 - 200纳米以上显微镜幻灯片包含混合物包括荧光染料。高分辨率显微镜检测产生的荧光,可能到大约20 nm像素大小和捕捉事件发生在100毫秒的时间尺度。这足以捕获关于催化剂行为的重要细节。

一个意外的幻灯片

研究Suzuki-Miyaura反应,渥太华团队设计了一个新颖的化学系统。他们开始会发出荧光绿色的一个分子,这有两个溴原子使其参与碳碳键的形成反应。添加2-thienylboronic酸能使一种分子,然后双取代的,会发出荧光红色。使用Tirf化学家追踪当他们看到的产品形式,和在哪里。

起初,团队在同一个地方看到荧光脉冲的钯纳米颗粒。因此他们认为碳碳键的形成是只发生在钯纳米颗粒的表面。但一位同行审查,评估他们的论文出版前建议原子可能浸出和readsorbing。

化学家上升到这一挑战。他们把催化剂组成的钯纳米颗粒分布在二氧化钛支持材料的面积不含催化剂二氧化钛。然后他们让试剂流从催化剂的滑到纯二氧化钛。令他们吃惊的是,他们很快就开始看到荧光脉冲原始“纯”。Tirf显微镜表明催化网站,原子或小群的钯,是活跃的,一旦他们土地的二氧化钛支持,突显出异构,然而移动,自然催化体系的研究,”科斯塔突显。

Vivek Polshettiwar塔塔研究所的基础研究(TIFR)在孟买,印度说,淋溶钯原子成为活跃的站点后附件回催化剂支持“确实是一个令人兴奋的发现”。大多数异构催化剂铃木耦合使用胺或硫醇functionalised支持在装货前钯,“Polshettiwar补充道。这通常可以显著减少浸出,他指出。将会很有趣知道如果这些系统也遵循相同的机制。