أهم 5 تفاعلات يتألق فيها تحفيز الإيريديوم الحفاز

يقف وراء العديد من الأدوية والمواد وأنظمة الطاقة المتقدمة اليوم محفز الإيريديوم الذي يقوم بالأعمال الشاقة. ويساعد الإيريديوم المعروف بدقته ومتانته الكيميائيين على إجراء تفاعلات قد تكون بطيئة أو غير فعالة لولا ذلك. فيما يلي خمسة أمثلة على سبب أهمية حفز الإيريديوم.

[1]

الهدرجة غير المتماثلة - الدقة على المستوى الجزيئي

يمكن القول إنالهدرجة غير المتماثلة هي التطبيق الأكثر شهرة لحفز الإيريديوم. وتوفر هدرجة المركبات غير المشبعة، مثل الألكينات أو الأيمينات، منتجات مراوانة ذات انتقائية عالية جدًا في هذا التفاعل. تكون معقدات الإيريديوم، خاصةً تلك التي تحمل روابط الفوسفين أو روابط الكربونات المغايرة الحلقية المغايرة N، فعالة في الركائز التي يتم تنشيطها بشكل سيئ أو معاقة بشكل عقيم.

وهذا ما يجعل الإيريديوم مختلفًا من حيث أنه قادر على هدرجة الألكينات غير المنشطة أو حتى الألكينات المستبدلة بالحد الأدنى، والتي عادةً ما تمثل مشاكل للأنظمة القائمة على الروديوم أو الروثينيوم. وقد أظهرت هذه المحفزات المصنوعة من الحديد تحكمًا دقيقًا في الكيمياء التجسيمية أثناء العمل تحت ضغوط ودرجات حرارة معتدلة إلى حد كبير. وهذا يجعلها لا غنى عنها في التركيبات الصيدلانية لأن التكوين المطلق للجزيء يمكن أن يلهم النشاط البيولوجي أو السلامة.

وفي مجال الصناعة، تجد الهدرجة غير المتماثلة المحفزة بالإيريديوم تطبيقات واسعة في تصنيع واجهات برمجة التطبيقات والكيماويات الزراعية والمواد الكيميائية الزراعية، والمواد الكيميائية الدقيقة، والتي لا يمكن التفاوض بشأنها في مجال إعادة إنتاج النقاء البصري.

بوريلنجة C-H - جعل التحويل الوظيفي المباشر سهلاً

تعد بوريليزنة C-H طريقة تحويلية في التخليق العضوي، ويتضمن العامل المحفز لهذا التفاعل محفزات الإيريديوم. وهذا يعني أنه، تقليديًا، لم تكن الروابط الكربونية-الهيدروجينية قابلة للتوظيف المباشر ما لم يتم إجراء بعض خطوات التنشيط المسبق، مثل الهلجنة. وتتيح بوريلنة C-H المحفزة بالإيريديوم التحويل المباشر لهذه الروابط C-H الخاملة إلى روابط C-B متعددة الاستخدامات.

تُظهر معقدات الإيريديوم مع روابط ثنائي البيريدين والفينانثرولين انتقائية وكفاءة عالية بشكل استثنائي، خاصةً في الأنظمة العطرية وغير المتجانسة. وتُعد استرات البورونيك التي تم الحصول عليها وسيطة ذات قيمة عالية بسبب سهولة تحويلها إلى كحوليات أو أمينات أو روابط كربون-كربون عن طريق تفاعلات الاقتران المتبادل.

ويكتسب هذا الأمر أهمية خاصة في الكيمياء الطبية، حيث تتيح القدرة على إجراء عملية التفعيل في مرحلة متأخرة للكيميائيين تنويع المركبات الرئيسية بسرعة. وبالتالي، فإن تحفيز الإيريديوم يتيح انتقائية انتقائية انتقائية يمكن التنبؤ بها، مما يقلل من التجربة والخطأ ويختصر وقتًا ثمينًا من الجداول الزمنية للتطوير.

[2]

نقل الهيدروجين - الهيدروجين بدون غاز الهيدروجين

مجال آخر من مجالات التميز في تحفيز الإيريديوم هو نقل الهيدروجين. في هذه التفاعلات، يتم تجنب استخدام الهيدروجين الجزيئي ويتم النظر في استخدام مانحات الهيدروجين مثل الكحوليات أو حمض الفورميك أو الأمينات. تتوسط محفزات الإيريديوم بكفاءة في نقل الهيدروجين بطريقة أكثر أمانًا وأحيانًا أكثر عملية من الطرق التقليدية للهدرجة.

ولهذا السبب، فإن الأنظمة القائمة على الإيريديوم أكثر قوة وتحملًا لمختلف المجموعات الوظيفية. ولهذا، فهي تخدم بشكل جيد في هدرجة الكيتونات والألدهيدات والأمينات في الجزيئات المعقدة. وغالبًا ما تستمر التفاعلات في ظل ظروف معتدلة، مما يقلل من التفاعلات الجانبية ويحمي الوظائف الحساسة.

تتناسبالهدرجة التحويلية أيضًا بشكل جيد مع إطار الكيمياء الخضراء من وجهة نظر الاستدامة. وبالتالي، فإن تحفيز الإيريديوم يدعم الممارسات المختبرية الأكثر أمانًا والعمليات الصناعية القابلة للتطوير من خلال تجنب غاز الهيدروجين عالي الضغط واستخدام مصادر هيدروجين أكثر حميدة.

أيزومرة الأوليفين - إعادة ترتيب الرابطة المزدوجة المتحكم فيها

تشمل أيزومرة الأوليفينات التغييرات في موضع أو هندسة الروابط المزدوجة بين الكربون والكربون. ومع ذلك، على الرغم من أن الأمر قد يبدو سهلاً، إلا أنه من الصعب تحقيق انتقائية عالية دون الإفراط في الاختزال والبلمرة. يتم التحكم في التفاعلات بشكل كبير بواسطة محفزات الإيريديوم.

يمكن لمركبات هيدريد الإيريديوم أن تقوم بشكل انتقائي بأيزومرة الألكينات الطرفية إلى ألكينات داخلية أو التحكم في هندسة E/Z بانتقائية مجسمة عالية. وهذا الأمر ذو أهمية قصوى في كيمياء العطور، وتخليق سلائف البوليمرات، ومستحضرات المواد الكيميائية الدقيقة، حيث يكون لموضع الرابطة المزدوجة تأثير مباشر على الخواص الفيزيائية والكيميائية.

وبالمقارنة مع المعادن الانتقالية الأخرى، يمكن للإيريديوم في كثير من الأحيان التحكم في مسارات التفاعل بطريقة متفوقة تسمح للكيميائي بضبط البنى الجزيئية بدلاً من الاعتماد على خليط متوازن.

أكسدة الماء وتفاعلات الأكسدة والاختزال المرتبطة بالطاقة

بصرف النظر عن التوليفات العضوية، لا غنى عن تحفيز الإيريديوم أيضًا في الكيمياء المرتبطة بالطاقة، كما هو الحال في أكسدة الماء. تنتمي أكسيد الإيريديوم ومركبات الإيريديوم الجزيئية إلى أكثر المحفزات نشاطًا في تفاعل تطور الأكسجين - وهي خطوة حاسمة في إنتاج الهيدروجين عن طريق انقسام الماء.

وتمكّن مقاومة الإيريديوم العالية للتآكل والأكسدة الإيريديوم من الأداء في ظل تلك الظروف الكهروكيميائية القاسية المرتبطة بتفاعل تطور الأكسجين الفعال. وعلى الرغم من أن ندرة الإيريديوم وتكلفته مرتفعة للغاية بحيث لا تسمح باستخدامه على نطاق واسع، إلا أنه يظل مع ذلك المحفز المعياري الذي تقاس عليه المواد الجديدة.

وعلى وجه الخصوص، يرتبط الحفز بالإيريديوم ارتباطًا مباشرًا بتقنيات الطاقة المتجددة مثل المحلل الكهربائي PEM والأبحاث المتعلقة بالتمثيل الضوئي الاصطناعي.

الجدول 1: التفاعلات المهمة التي يتميز فيها حفز الإيريديوم بمزايا رئيسية

لمزيد من المقارنة، يرجى مراجعة Stanford Advanced Materials (SAM).

الخاتمة

يحتل تحفيز الإيريديوم مكانة قوية وفريدة من نوعها في لوحة الكيمياء الحديثة، حيث يوفر انتقائية لا مثيل لها، وتحمل المجموعة الوظيفية والثبات في أكثر الظروف تطلبًا. وهو يتيح التخليق الدقيق غير المتماثل، من الفضول الأكاديمي إلى العمليات الصناعية، ويدفع خطوات رئيسية إلى الأمام في تقنيات الطاقة المتجددة. سيستمر الإيريديوم في تشكيل مستقبل الحفز.

المرجع:

[1] يانهوي يو، وغاي لي، ويوتونغ شياو، وتشي تشن، ويوهانغ باي، وتيانجياو وانغ، وجينغ لي، وينغجي لي، وينغجي هوا، وداوكسيونغ وو، وبينغ راو، وبيلين راو، وبيلين دينغ، وشينلونغ تيان، ويوليانغ يوان، والمحفزات الكهربائية القائمة على الإيريديوم لتفاعل تطور الأكسجين الحمضي، مجلة كيمياء الطاقة، المجلد 103، 2025، الصفحات 200-224، ISSN 2095-4956.

[2] معهد الكيمياء الخضراء التابع لجمعية الكيمياء الخضراء (بدون تاريخ). البوريليزما المحفزة للمعادن عن طريق التنشيط C-H. تم الاسترجاع 19 ديسمبر 2025.