Stabilized Rhodium(0) Nanoparticles: A Reusable Hydrogenation Catalyst for Arene Derivatives in a Biphasic Water-Liquid System

Authors

  • Jürgen Schulz,

    1. Laboratoire de Chimie Organique, et des Substances Naturelles-CNRS ESA 6052„ Ecole Nationale Superieure de Chimie de Rennes, Avenue du Gal Leclerc, 35700 Rennes (France), Fax: (+33) 299-871-332
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  • Alain Roucoux Dr.,

    1. Laboratoire de Chimie Organique, et des Substances Naturelles-CNRS ESA 6052„ Ecole Nationale Superieure de Chimie de Rennes, Avenue du Gal Leclerc, 35700 Rennes (France), Fax: (+33) 299-871-332
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  • Henri Patin Prof. Dr.

    1. Laboratoire de Chimie Organique, et des Substances Naturelles-CNRS ESA 6052„ Ecole Nationale Superieure de Chimie de Rennes, Avenue du Gal Leclerc, 35700 Rennes (France), Fax: (+33) 299-871-332
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Abstract

A colloidal system based on an aqueous suspension of rhodium(0) nanoparticles proved to be an efficient catalyst for the hydrogenation of arene derivatives under biphasic conditions. The rhodium nanoparticles (2-2.5 nm) were synthesized by the reduction of RhCl3⋅3 H2O with sodium borohydride and were stabilized by highly water-soluble N-alkyl-N-(2-hydroxyethyl)ammonium salts (HEA-Cn). These surfactant molecules were characterized by measurements of the surface tension and the aqueous dispersions with rhodium were observed by transmission electron cryomicroscopy. The catalytic system is efficient under ultramild conditions, namely room temperature and 1 atm H2 pressure. The aqueous phase which contains the protected rhodium(0) colloids can be reused without significant loss of activity. The microheterogeneous behavior of this catalytic system was confirmed on a mercury poisoning experiment.

Abstract

Un système catalytique colloïdal constitué d'une suspension de nanoparticules de rhodium(0) a montré une bonne efficacité pour l'hydrogénation de dérivés d'arènes en milieu biphasique. Des particules de rhodium d'environ 2 nm sont obtenues par réduction de RhCl3⋅3 H2O par le borohydrure de sodium en présence de sels hydrosolubles de N-alkyl-N-(2-hydroxyéthyl)ammonium (HEA-Cn). Ces molécules tensioactives ont été caractérisées par des mesures de tension de surface et les suspensions aqueuses de rhodium observées par cryomicroscopie électronique à transmission. Le système catalytique est actif dans des conditions douces de température et de pression (20 °C, 1 atm d'H2). La suspension aqueuse de rhodium(0) séparée par simple décantation peut être réutilisée sans perte notable d'activité. Enfin, le caractère microhétérogène du système a été confirmé par un test d'empoisonnement au mercure.

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