RUDN大学的化学家开发了一种生态安全的方法来获得肉桂醛（一种具有抗菌和抗癌活性的化合物）。这位科学家使用了基于铁和钯纳米粒子的催化剂，以避免形成对环境有害的副产物。这种对环境友好的方法可以扩展到醛类的其他有机化合物，这些化合物对于医药，农业和食品工业都很重要。该文章发表在《分子催化》杂志上。
使用铬和锰将醇氧化为醛和酮的传统方法导致形成大量有害副产物，这些副产物必须分开处理。为避免这种情况，可以使用软选择氧化剂，例如过氧化氢。
但是，该反应需要催化。没有它，产品的产率不超过10％。但是现有的催化剂，例如磷酸银，铂和钯化合物，也有毒或昂贵。
因此，寻找廉价，有效和环保的催化剂用于工业生产肉桂醛的任务仍然很重要。
产生催化剂的化学家可以解决几个问题。首先，必须实现高效率，即，催化剂应促进初始混合物中掺入的最大比例试剂的反应。
其次，催化剂必须具有很高的选择性-这意味着不需要的副产物的比例必须最小。第三，催化剂应对环境安全。
所有这些问题都与醇的氧化反应有关，醇的氧化反应导致形成醛和酮，而醛和酮是有机合成，医药，香料工业或农业的重要化合物。
由RUDN大学化学家拉斐尔·卢克（Rafael Luque）领导的研究小组提出了一种有效且对环境安全的催化剂，用于合成肉桂醛。
该芳族化合物具有抗菌和抗癌活性，在食品和香料工业中广泛用作调味剂，在农业中用作杀真菌剂。获得它的主要方法之一是肉桂醇的氧化。
Luque建议使用基于通过机械化学方法获得的铁和钯纳米粒子的催化剂。这些纳米颗粒在微波辐射下通过过氧化氢催化肉桂醇的选择性氧化。同时，它们对环境安全并且相对便宜。
但是，为了使铁和钯用作催化剂，必须将它们应用到合适的多孔表面上：其结构和化学性质也决定了整个催化体系的有效性。
作为这类基质，化学家使用了几种类型的多孔硅酸盐和硅铝酸盐基质，它们与氧气的相互作用不同，因此导致形成不同的产物。
为了评估催化剂的有效性，化学家测量了转化率，即醇转化为醛的比例。为了测试催化剂的选择性，科学家测量了最终混合物中肉桂醛与有害副产物苯甲醛的比例。
最有效的催化剂是在铝硅酸盐沸石基质上的铁纳米颗粒体系。它的转化率超过80％，高于钯催化剂和铁盐溶液。
在这种情况下，磁性硅酸盐衬底上钯纳米颗粒的催化剂超过了所有其他选择的选择性。使用该催化剂后，最终混合物中肉桂醛的比例超过60％。
为了理解为什么铁基催化剂更有效而钯基催化剂更具选择性，作者研究了潜在的机理。他们发现，肉桂醇的氧化形成带有环氧基的中间产物。
因此，更有效的催化剂同时加速了氧化反应，破坏了碳链并形成了较短的苯甲醛分子，从而降低了选择性。
尽管所研究的催化体系的高效率与选择性降低有关，但由沸石基体上的铁纳米颗粒组成的催化剂均具有足够高的指标，可用于工业生产。
由于这类催化剂的高活性（主要基于铁纳米粒子），它不仅可用于氧化肉桂醇，而且可用于氧化具有相似化学结构的其他化合物。