Cette étude est dirigée par le Dr Lu Jiong de l’Université nationale de Singapour (NUS), en collaboration avec le Dr Koh Ming Joo (NUS), le Dr Chun Zhang (NUS) et le Dr Honghan Fei de (Tongji University). Cette équipe a mis au point une stratégie d’échange de ligands pour exfolier les cristaux de cuprate en vrac en couches de cuprate 2D atomiquement minces dont le plan basal contient des réseaux périodiques de sites uniques Cu(II) insaturés accessibles (2D-CuSS). En raison de leur structure unique, ces 2D-CuSS catalysent un couplage Chan-Lam efficace. Ce travail a été publié dans Examen scientifique national le mois dernier.
Le couplage Chan-Lam catalysé par le cuivre est un processus de couplage oxydatif clé qui est largement utilisé dans la synthèse organique pour la production de composés aryle carbone-hétéroatome pharmaceutiquement importants. Par rapport aux catalyseurs homogènes pour le couplage Chan-Lam, les catalyseurs hétérogènes sont beaucoup moins explorés même s’ils sont sans doute plus attractifs dans l’industrie chimique en raison de leur séparation et de leur recyclage plus faciles. Bien qu’un certain nombre de catalyseurs au Cu hétérogènes aient été rapportés pour cette réaction, des problèmes tels qu’une faible stabilité et/ou une lixiviation des métaux sont courants.
« Les 2D-CuSS synthétisés ici contiennent une haute densité de réseaux de sites Cu uniques insaturés de manière coordonnée accessibles dans une couche de cuprate 2D, ce qui garantit qu’ils servent de candidats catalyseurs hétérogènes efficaces et robustes pour les réactions de couplage croisé », a déclaré Lu Jiong.
L’équipe a testé une série d’anilines et d’acides boroniques substitués pour examiner la portée du substrat du couplage CN catalysé par les 2D-CuSS et a démontré les avantages distincts des 2D-CuSS par rapport aux homologues homogènes traditionnels. Cela peut être attribué à la grande surface ouverte des 2D-CuSS avec une abondance de sites uniques de Cu sous-coordonnés.
La présence de sites actifs atomiquement bien définis nous permet également d’explorer les relations structure-performance et d’obtenir des informations au niveau moléculaire sur le mécanisme de réaction révélé par des études expérimentales et théoriques. Dans l’ensemble, la stabilité robuste dans les réactions en flux discontinu et continu, associée à leurs bonnes performances catalytiques dans la préparation de composés complexes d’amines et d’éthers, soulignent l’applicabilité potentielle des 2D-CuSS dans la synthèse chimique fine.
Huimin Yang et al, Cuprate atomiquement mince catalytiquement actif avec des sites uniques Cu périodiques, Examen scientifique national (2022). DOI : 10.1093/nsr/nwac100