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Os metais de transição formam complexos catalíticos que podem acelerar vários processos químicos, especialmente na produção de produtos farmacêuticos, bem como vários pigmentos, corantes e reagentes de laboratório como o ácido sulfúrico. O uso de diodos emissores de luz (LEDs) impulsionou o uso de luz visível na catálise de reações, e os cientistas desenvolveram catalisadores foto-redox feitos de irídio e rutênio, que facilitam a catálise quando irradiados com comprimentos de onda específicos de luz. Além disso, os cientistas demonstraram até mesmo fotorreações à luz visível com complexos de paládio sem o uso de catalisadores foto-redox. Embora várias dessas fotorreações catalisadas por metais de transição tenham sido desenvolvidas, houve um desenvolvimento limitado de novos ligantes para essas reações; a maioria dos estudos utilizou ligantes existentes que foram desenvolvidos para reações térmicas. Assim, tem havido uma notável falta de desenvolvimento de ligantes que interajam especificamente com catalisadores de metais de transição em fotorreações, impedindo-nos de desbloquear o verdadeiro potencial de tais reações.
Recentemente, uma equipe de pesquisadores, liderada pelo professor Tetsuhiro Nemoto, da Escola de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas da Universidade de Chiba, no Japão, desenvolveu novos ligantes que podem ser usados em fotorreações com catalisadores de metais de transição. Eles também demonstraram como os ligantes desenvolvidos interagiram com diferentes metais de transição para produzir diferentes resultados catalíticos para fotorreações.
A equipe incluiu Yu Matsuda da Escola de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas da Universidade de Chiba e o Dr. Masaya Nakajima, que era afiliado ao mesmo instituto na época do estudo, mas agora é afiliado à Escola de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas da Universidade. de Tóquio. Seu trabalho foi disponibilizado online em 20 de julho de 2023 e publicado no Volume 13, Edição 15 da Catálise ACS em 4 de agosto de 2023.
Os pesquisadores utilizaram 9-fenilacridina disponível comercialmente para preparar quatro ligantes de pinça PNP contendo acridina, que foram então usados para criar complexos com níquel, paládio, platina, cobre e cobalto.
A equipe avaliou a atividade catalítica dos complexos para uma fotorreação específica chamada hidrogenação de transferência, reação comum usada em diversas indústrias. Embora o complexo de níquel não tenha reagido eficientemente, os complexos de paládio e platina catalisaram com sucesso a reação para proporcionar um alto rendimento dos produtos finais.
Especificamente, os pesquisadores descobriram que os ligantes recentemente desenvolvidos permitiram que o complexo de platina catalisasse com sucesso uma reação na presença de luz visível (irradiação de LED azul) de maneira estequiométrica. Isto significa que os valores exatos dos reagentes necessários e a quantidade de produto obtido podem ser calculados matematicamente. A precisão da catálise permitirá agilizar processos industriais, como na produção de medicamentos. Além disso, o novo complexo de platina poderia catalisar a hidroxi/alcoxi alquilação de olefinas – uma reação que não poderia ser catalisada com ligantes bem conhecidos existentes.
O fato de essas fotorreações não terem ocorrido na presença de ligantes bem conhecidos destaca como os ligantes recém-projetados poderiam ajudar a definir novas capacidades de reação. Explicando os resultados, o Dr. Nakajima diz: “Esta pesquisa revela uma nova reatividade da platina que era anteriormente desconhecida. Como resultado, tornou-se possível sintetizar novos tipos de moléculas de forma mais eficiente, potencialmente encontrando aplicações na fabricação de novos materiais e produtos farmacêuticos.”
Espera-se também que o presente estudo tenha inúmeras implicações a longo prazo. “A luz visível é utilizada como fonte de energia para tais reações. Assim, a luz solar pode ser usada como uma fonte infinita de energia, e o avanço tecnológico poderia nos permitir realizar fotorreações sem as restrições que acompanham os arranjos necessários para as reações térmicas, ajudando em última análise. resolveremos questões energéticas emergentes”, conclui o Dr. Nakajima com uma nota otimista.
Na verdade, o desenvolvimento de novos ligantes para fotocatálise de complexos de metais de transição pode criar novas possibilidades e redefinir as capacidades de reação, permitindo novas soluções para os desafios que enfrentamos hoje.
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