Katalytisk omdannelse af ethylen

Kemikere fra National University of Singapore har udviklet en katalytisk metode ved hjælp af synligt lys til difunktionalisering af ethylen til potentiel brug i produktionen af ​​finkemikalier.

Ethylen er et råmateriale, som er meget udbredt i den kemiske industri til at producere en bred vifte af produkter. Den har en anslået årlig produktion på mere end 150 millioner tons, langt over den for enhver anden organisk forbindelse. På trods af dens tilgængelighed, der er relativt få etablerede metoder til at bruge ethylen til at fremstille fine kemikalier af høj værdi. De eksisterende metoder til at omdanne ethylen til mere komplekse molekyler for finkemikalier er begrænset til monofunktionaliseringer, som involverer modifikation af en enkelt funktionel gruppe. Mere effektive katalytiske metoder, der inkorporerer difunktionalisering af ethylen, er yderst ønskelige.

Et forskerhold ledet af prof WU Jie, fra Institut for Kemi, NUS har udviklet en proces, der anvender synligt lys sammen med fotoredox- og nikkelkatalysatorer for at muliggøre difunktionalisering af ethylengas til fremstilling af en lang række kemiske forbindelser. Ved at bruge et andet sæt reaktionsparametre, det lykkedes dem at producere 1, 2-diarylethaner, 1, 4-diarylbutaner og 2, 3-diarylbutaner fra ethylengas på en meget selektiv måde. Selektiviteten opnås ved modulering af nikkelkatalysatoren med ruthenium- eller iridium-baserede fotokatalysatorer med forskellige reduktive potentialer og tilstedeværelsen af ​​varme i en "stopflow"-reaktor. Selvom ethylen har en tendens til at danne lange polymerkæder, deres metode er i stand til at undgå dette problem gennem koordinering med metalkatalysatoren. Dette forhindrer dannelsen af ​​frie radikaler, hvilket fører til langkædet polymerisation af ethylen. Den syntetiske metode giver en direkte måde at omdanne et bredt tilgængeligt kemisk råmateriale til mere komplekse molekyler til brug i den kemiske industri.

Prof Wu sagde, "Danningen af ​​to eller fire carbonlinkere afledt af ethylen kan ikke let opnås direkte ved andre syntetiske midler. Antallet af ethylenmolekyler, som kan tilsættes til det resulterende produkt, er styret af oxidationstilstanden af ​​nikkelkatalysatorerne. Dette moduleres af fotoredox-katalysatoren. Nikkelkatalysatorer med en oxidationstilstand på +1 og 0 lettede tilsætningen af ​​henholdsvis et eller to ethylenmolekyler."

"Denne type fotoredox-moduleret katalytisk reaktion til opnåelse af kemiske produkter er en ny udvikling inden for organisk syntese, " tilføjede prof Wu.

Forskerholdet planlægger at udvikle mere avancerede katalytiske processer til udvikling af finkemikalier ved hjælp af ethylenråmateriale under bestråling med synligt lys.