Oxygen i stedet for klor:Mod en mere miljøvenlig propylenoxidsyntese

(PhysOrg.com) - Propylenoxid er et vigtigt bulk -kemikalie, der primært bruges til fremstilling af polyurethanplast. I øjeblikket, propylenoxid er sædvanligvis fremstillet af propylen (propen) i en proces, der bruger chlor som et oxidationsmiddel. Dette resulterer i uønskede biprodukter samt giftige chlorerede organiske forbindelser. Eksisterende alternative ruter er for det meste komplicerede og uøkonomiske. Udviklingen af ​​en miljøvenlig propylenoxidsyntese med ilt som oxidationsmiddel står højt på ønskelisten.

Japanske forskere har nu udviklet en ny katalysator, der bringer dette mål tættere. Som forskerne, der arbejder med Masatake Haruta, rapporterer i tidsskriftet Angewandte Chemie , katalysatoren er baseret på guldklynger og en særlig titanholdig understøtning.

Ved oxidation af propylen (propen, CH ₃ -CH =CH ₂ ) til propylenoxid (propenoxid), et oxygenatom indsættes formelt i dobbeltbindingen. Dette danner en ring, der indeholder to carbonatomer og et oxygenatom. Brug af ilt som oxidationsmiddel var ikke overvejet før, fordi iltmolekylet (O ₂ ) kan kun opdeles i individuelle oxygenatomer med input af en stor mængde energi. Desuden, propylen reagerer fortrinsvis med atomært oxygen for at danne acrolein og ikke det ønskede propylenoxid. Der søges ivrigt en passende katalysator, og er blevet betragtet som katalysatorforskningens "hellige gral". Der har været en række katalytiske udviklinger, der ikke har været helt tilfredsstillende.

Bygger på tidligere arbejde, Haruta og hans team har været i stand til at nå et yderligere skridt. Deres nye katalysator består af guldklynger, der er mindre end 2 nm i størrelse, deponeret på en særlig titaniumholdig silicalitbærer. ”Det er vigtigt, at det anvendte guld ikke er i form af nanopartikler, men er i klynger, ”Understreger Haruta. Selvom disse to udtryk ofte bruges i flæng i litteraturen, der er vigtige forskelle. Guldklynger er eksplicit defineret, strukturelt ensartede nanoskopiske strukturer, der henviser til, at guldnanopartikler er partikler med størrelse i nanometerområdet, der hverken har ensartet størrelse eller struktur.

”Vores guldklynger er i stand til at omdanne ilt og vand til hydroperoxidarter, som overføres til tilgrænsende titaniumcentre, ”Forklarer Haruta. "De resulterende titaniumhydroperoxidarter (Ti-OOH) er de faktiske reaktionspartnere for propylen, som omdannes til propylenoxid. ”

”De udbytter og selektiviteter, vi hidtil har opnået, er utilstrækkelige til en industriel proces, ”Siger Haruta, "imidlertid, vores katalysator er en anden vigtig milepæl på vejen til en miljøvenlig syntese for propylenoxid. ”

Mere information: Masatake Haruta, Propenepoxidering med Dioxygen katalyseret af guldklynger, Angewandte Chemie International Edition 2009, 48, Nr. 42, 7862-7866, doi:10.1002/anie.200903011

Leveret af Wiley (nyheder:web)