4-ニトロフェノール還元のための磁気的に回復可能なPDおよびRU触媒の容易な合成：重要な要因の識別

このペーパーでは、キャッピングおよび還元剤として市販の分岐ポリエチレンイミン（PEI）を使用したワンポット手順で、堅牢なPDおよびRU含有の磁気的に回復可能な触媒の開発を報告します。両方の触媒金属について、〜3 nMナノ粒子（NP）がマグネタイトNPのPEIシェルで安定化され、その凝集により迅速な磁気分離が可能になります。触媒特性は、4-ニトロフェノール水素化の4-アミノフェノールとNABH4へのモデル反応で研究されました。同様の触媒NPサイズにより、他のパラメーターからの触媒性能へのNPサイズの影響を分離し、触媒的な金属の種類と量の影響、および触媒活性に対するPEI量の影響に従うことができました。最良の触媒性能である1.2 min-1速度定数と433.2 min-1回転頻度は、RU含有触媒に対して得られます。これは、表面水素の移動を促進するRu水素化物の安定性と、ニトログループの吸着を促進するRu4+種の存在の観点から議論されており、どちらも触媒効率の向上につながります。磁気分離後の5つの連続した触媒サイクルでの触媒性能の高い触媒活性と触媒性能の高い安定性により、この触媒はニトロアレン水素化反応に有望になります。

This paper reports the development of robust Pd- and Ru-containing magnetically recoverable catalysts in a one-pot procedure using commercially available, branched polyethyleneimine (PEI) as capping and reducing agent. For both catalytic metals, ∼3 nm nanoparticles (NPs) are stabilized in the PEI shell of magnetite NPs, whose aggregation allows for prompt magnetic separation. The catalyst properties were studied in a model reaction of 4-nitrophenol hydrogenation to 4-aminophenol with NaBH4. A similar catalytic NP size allowed us to decouple the NP size impact on the catalytic performance from other parameters and to follow the influence of the catalytic metal type and amount as well as the PEI amount on the catalytic activity. The best catalytic performances, the 1.2 min-1 rate constant and the 433.2 min-1 turnover frequency, are obtained for the Ru-containing catalyst. This is discussed in terms of stability of Ru hydride facilitating the surface-hydrogen transfer and the presence of Ru4+ species on the Ru NP surface facilitating the nitro group adsorption, both leading to an increased catalyst efficiency. High catalytic activity as well as the high stability of the catalyst performance in five consecutive catalytic cycles after magnetic separation makes this catalyst promising for nitroarene hydrogenation reactions.