Chimica sostenibile: la realizzazione di un fotocatalizzatore a singolo atomo di rame apre nuove prospettive per la N-demetilazione selettiva

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Un consorzio di ricerca internazionale ha sviluppato un innovativo fotocatalizzatore eterogeneo a singolo atomo di rame supportato su nitruro di carbonio grafitico funzionalizzato (Cu@f-gC3N4). Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Communications, descrive una metodologia efficiente per la N-demetilazione selettiva di ammine terziarie alifatiche e aromatiche. Il sistema opera in condizioni eccezionalmente blande sotto irradiazione con luce visible ed utilizza l’ossigeno molecolare come ossidante terminale. Questa tecnologia offre un’alternativa pulita ai protocolli classici e ai sistemi fotoredox omogenei, eliminando la necessità di catalizzatori a base di metalli nobili e l’uso di additivi sacrificali tossici.
Il catalizzatore ha dimostrato un’elevata robustezza operativa, consentendo di condurre la reazione su scala di 10 mmol e mostrando un’eccellente stabilità strutturale, che ne consente il recupero e il riutilizzo per oltre 10 cicli consecutivi, senza perdite significative di attività. Il contributo dei ricercatori del CNR, Susanna Monti (CNR-ICCOM) e Giovanni Barcaro (CNR-IPCF), ha fornito un importante supporto alla validazione dei modelli sperimentali e alla descrizione del meccanismo molecolare della reazione. Attraverso simulazioni di dinamica molecolare e calcoli quantomeccanici, il team del CNR ha validato i modelli sperimentali e chiarito il meccanismo molecolare della reazione, dimostrando come i siti isolati di rame e la matrice 2D del g-C3N4 funzionalizzato cooperino nel favorire la separazione delle cariche fotoindotte, l’attivazione dell’ossigeno e l’idrolisi del substrato.

Su, Wenhao; Pradhan, Suman; Hu, Jun; Ren, Peng; Rockstroh, Nils; Skorynina, Alina; Kuśtrowski, Piotr; Monti, Susanna; Barcaro, Giovanni; Zeng, Chaoqin; Rabeah, Jabor; Jaworski, Aleksander; Simonelli, Laura; Slabon, Adam; Das, Shoubhik. An Atomically Dispersed Copper-Catalyst Lights the Way to Selective N-Demethylations. Nature Communications 2026, 17, 8489.

Per maggiori informazioni: https://www.cnr.it/it/news/14574