En billig erstatning for dyrt metal i en industrielt almindelig kemisk reaktion
Den kemiske industri bruger almindeligvis sjældne, dyre metaller til at fremstille lægemidler og andre væsentlige stoffer. At erstatte disse metaller, når det er muligt, med mere rigelige, billigere erstatninger ville gavne miljømæssig bæredygtighed, lavere omkostninger og minimere risikoen for forsyningskædeforstyrrelser.
Nu i en undersøgelse offentliggjort i Chemistry—A European Journal , har forskere fra Osaka University og samarbejdspartnere opfyldt dette behov i deres arbejde med en industrielt nyttig kemisk transformation. De enkle, blide reaktionsforhold, der er rapporteret her, kan måske inspirere forskere, der arbejder på at reducere brugen af dyre metaller til så mange kemiske reaktioner som muligt.
Såkaldte ædelmetaller er særligt alsidige materialer. For eksempel er palladium et foretrukne metal til at katalysere en kemisk omdannelse - omdannelse af nitriler til primære aminer - det er et almindeligt trin i nylon- og plastproduktion. Sådanne metaller er dog sjældne og dyre.
Erstatninger baseret på almindelige metaller såsom nikkel kunne være billigere katalysatorer. Desværre kræver mange billige metaller udfordrende eksperimentelle forhold, såsom høje tryk og temperaturer, til den tidligere nævnte kemiske omdannelse. At afgøre, om nikkelcarbid har de samme begrænsninger – og hvis ikke, at evaluere omfanget af de kemiske omdannelser, der er mulige med denne katalysator – var målet med forskerholdets undersøgelse.
"I vores arbejde studerer vi grundigt reaktionskemien, der ligger til grund for en ny heterogen nikkelcarbid-nanopartikelkatalysator til selektiv hydrogenering af nitriler til primære aminer," forklarer Sho Yamaguchi, hovedforfatter af undersøgelsen. "Substrat-omfanget er bredt - mange typer af heteroaromatiske og alifatiske nitriler kan gennemgå denne transformation."
Der er flere fordele ved forskernes katalysator:
- På trods af de milde krævede reaktionsbetingelser - 1 atmosfæres tryk af hydrogen og en relativt lav temperatur på ca. 150°C - udviste katalysatoren stadig 4 gange aktiviteten af simple nikkelnanopartikler.
- Katalysatoren kunne genbruges:mindst tre gange.
- Reaktionsudbytterne var høje:op til 99 %.
"Vi er begejstrede, fordi vores forskning vil hjælpe med at minimere brugen af dyre metaller til og forenkle den eksperimentelle opsætning af en fælles klasse af kemiske synteser," siger Tomoo Mizugaki, seniorforfatter. "Yderligere giver vores teoretiske beregninger indsigt, der vil hjælpe os med at optimere katalysatoren til yderligere applikationer."
Dette arbejde er et vigtigt skridt fremad i at øge bæredygtigheden af en klasse af kemiske reaktioner, der er nødvendige for at syntetisere lægemidler og mange andre hverdagsprodukter. Fordi nikkelkatalysatoren er meget billigere end et ædelmetal, og de nødvendige eksperimentelle procedurer er enkle, bør gennemførlige anvendelser til yderligere kemiske transformationer være ligetil.
Flere oplysninger: Sho Yamaguchi et al., Nikkelcarbid nanopartikelkatalysator for selektiv hydrogenering af nitriler til primære aminer, Kemi—A European Journal (2024). DOI:10.1002/chem.202303573
Journaloplysninger: Kemi – et europæisk tidsskrift
Leveret af Osaka University
Varme artikler
-
En ny katalysator til at bremse den globale opvarmningKredit:Shutterstock Russiske videnskabsmænd har udviklet en ny, højeffektiv katalysator til industriel forarbejdning af kuldioxid, der gør processen enkel og billig. Forskere fra MISIS University, -
Ramme til at spore individuelle kulstofatomers vejKredit:CC0 Public Domain Som vandmolekyler i en flod, jordens kulstofatomer er altid i bevægelse. For bedre at forstå denne handling, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) forskere og sam -
Fremtidens bæredygtige lim klæber ikke fastTeamets næste trin er at finde den bedste applikation til lokalsamfund og industrier, der kan have størst gavn af at bruge klæbemidlet, afbilledet her. Kredit:Boston University For planetens og vo -
Ny nervegasdetektor bygget med lego og en smartphoneLavet af legoklodser og en smartphone, en enhed er forbundet til gratis software og bruger telefonens kamera til at identificere og detektere nervestoffer, som VX og sarin. Kredit:University of Texas
- Hvad er asteroider lavet af?
- Krystalbelægninger kan hjælpe med at løse mysteriet om brudmønstre
- Den eksperimentelle observation af langlivede fantomspiraltilstande i Heisenberg kvantemagneter
- Galaxies hit single, fordobler, og tredobbelt (voksende sorte huller)
- Europæisk planetstuderende mission lanceres fra Sydamerika
- Hvad er konvergerende, divergerende og transformerende grænser?