新催化剂发现可降低成本并促进绿色化学

来自大阪大学的一个团队及其合作者为一种关键化学工艺创造了一种具有成本效益的催化剂，可能为进一步降低化学行业开支的举措铺平道路。

化学工业通常依靠稀缺和昂贵的金属来制造药品和其他关键材料。用更容易获得和负担得起的替代品代替这些金属可以提高环境可持续性，减少开支，并降低供应链中断的可能性。

现在，在最近发表在《化学-欧洲杂志》上的一项研究中，大阪大学的研究人员和合作伙伴在他们关于工业上有用的化学转化的工作中满足了这一需求。这里报道的简单、温和的反应条件可能会激发研究人员的灵感，他们正在努力减少昂贵金属的使用，以尽可能多地进行化学反应。

贵金属的作用和替代品

所谓的贵金属是用途特别广泛的材料。例如，钯是催化化学转化的首选金属，化学转化是腈转化为伯胺，这是尼龙和塑料生产中的常见步骤。然而，这种金属稀有且昂贵。基于镍等常见金属的替代品可能是更便宜的催化剂。

不幸的是，许多廉价金属需要具有挑战性的实验条件，例如高压和高温，才能进行前面提到的化学转化。确定碳化镍是否具有相同的局限性 – 如果没有，评估这种催化剂可能的化学转化范围 – 是研究小组研究的目标。

研究结果和催化剂的益处

“在我们的工作中，我们彻底研究了新型碳化镍纳米颗粒非均相催化剂的反应化学，该催化剂用于将腈选择性加氢成伯胺，”该研究的主要作者Sho Yamaguchi解释说。“底物范围很广——许多类型的杂芳族和脂肪族腈都可以经历这种转变。”

研究人员的催化剂有几个优点。首先，尽管所需的反应条件温和——1 个大气压的氢气压力和大约 150°C 的相对较低的温度——催化剂的活性仍然是简单镍纳米颗粒的 4 倍。二、催化剂可重复使用：至少3次。三、反应收率高：高达99%。

“我们很兴奋，因为我们的研究将有助于最大限度地减少昂贵金属的使用，并简化一类常见化学合成的实验设置，”资深作者Tomoo Mizugaki说。“此外，我们的理论计算提供了见解，有助于我们针对其他应用优化催化剂。”

这项工作是提高合成药物和许多其他日常产品所需的一类化学反应的可持续性的重要一步。由于镍催化剂比贵金属便宜得多，并且所需的实验程序简单，因此进一步化学转化的可行应用应该是直接的。