Uno studio di Lionel Delaude e François Mazars, ricercatori del Laboratorio di catalisi dell’Università di Liegi (Belgio), ha dimostrato che la caffeina e la teofillina possono essere utilizzate per rendere “verdi” i catalizzatori a base di rutenio. Questo elemento chimico appartiene ai metalli di transizione. I risultati di questo studio sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Organometallicos e rimarrà in accesso aperto per sei mesi.
I catalizzatori sono onnipresenti nei processi chimici perché consentono di eseguire reazioni più velocemente e in modo più selettivo in condizioni sperimentali più blande. Sono generalmente ottenuti da materie prime non rinnovabili, spesso derivate dalla petrolchimica e dalla metallurgia. In linea con i dodici principi della “chimica verde”, i chimici stanno ora cercando di ridurre il più possibile l’impronta di carbonio dei loro processi. In questo contesto, il team del Laboratorio di Chimica Organometallica e Catalisi Omogenea dell’Università di Liegi ha sviluppato catalizzatori biobased derivati dalla caffeina e dalla teofillina, due sostanze naturali della famiglia delle xantine presenti in grandi quantità nei chicchi di caffè, nelle foglie di tè e nel cacao fagioli. L’intero processo di valorizzazione di questi composti è rispettoso dell’ambiente, poiché la loro estrazione e separazione da fonti vegetali rinnovabili richiede solo acqua e CO supercritica2 ,” spiega Lionel Delaude, professore di chimica e direttore del laboratorio. Inoltre, sono poco sfruttate e disponibili a basso costo.
Lievi modifiche alla struttura chimica delle xantine possono essere utilizzate per sintetizzare i precursori del carbene N-eterociclico, che costituiscono la base di molti catalizzatori nel 21st secolo. Il lavoro di Lionel Delaude e del suo dottorando François Mazars ha dimostrato che la combinazione di a parà-cimene ligando derivato da a-phellandrene (un olio essenziale presente in molte piante, tra cui aneto ed eucalipto) e un ligando carbene N-eterociclico derivato dalla caffeina o teofillina con rutenio (un metallo a bassa tossicità della famiglia del ferro) porta alla formazione di catalizzatori altamente efficaci per promuovere tre tipi principali di reazioni organiche, vale a dire l’idrogenazione per trasferimento di substrati insaturi con isopropanolo, l’ossidazione di alcheni con periodato di sodio e la sintesi di esteri vinilici da 1-esino e acido benzoico. Questa scoperta contribuisce allo sviluppo di una chimica organometallica più sostenibile e rispettosa dell’ambiente. Inoltre, apre la porta ad altre applicazioni catalitiche che utilizzano caffeina e teofillina per generare carbeni N-eterociclici di origine biologica.
Questa pubblicazione in Organometallici è stato scelto dagli editori dell’American Chemical Society per essere messo in evidenza il giorno della sua pubblicazione (28 maggio 2023) e per rimanere in open access per sei mesi come parte del programma ACS Editors’ Choice. È stato anche selezionato per apparire sulla copertina di un numero della rivista (10 luglio 2023).
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