Forskare från Nagoya University tar en icke-intuitiv metod för metallkatalys för selektiv omvandling av biomassa till högvärdiga kemiska produkter under milda förhållanden.

Den osäkra framtiden för oljeråvaror och miljötrycket tvingar den kemiska industrin att anpassa sig och hitta nya förnybara källor för att upprätthålla sin verksamhet. Biomassa från källor inklusive trä, jordbruksavfall, och till och med mänskligt sopor, representerar ett allmänt tillgängligt förnybart råmaterial som ännu inte har utnyttjats fullt ut. Problemet är att mest biomassa är en röra av olika kemikalier, som är svåra att separera och använda i högvärdiga produkter som plast och läkemedel.

Karboxylsyror är en av de vanligaste kemiska grupperna i biomassa, och deras kemiska reaktioner är särskilt svåra att kontrollera i dessa blandningar. För närvarande använd "katalytisk hydrering" med metallkatalysatorer kan omvandla syrorna till mer användbara alkoholgrupper, men bidrar också till biomassans komplexitet på grund av andra sidoreaktioner och katalysatornedbrytning.

Som erkänner behovet av mer selektiva transformationer av karboxylsyragrupper, ett team vid Nagoya University utforskade en annan kemisk metod för katalys av biomassa.

"Traditionellt, lågvärda övergångsmetallkomplex används för hydrering av karboxylsyror. Men vi fann bättre selektivitet under mildare förhållanden med ett högvalent komplex, som också attackerade kol-vätebindningar bredvid karboxylsyran, " säger huvudförfattaren Masayuki Naruto.

Hydrogenering är i huvudsak en minskning, under vilken metallen katalyserar överföring av elektroner till karboxylsyran. Lågvalensmetaller är elektronrika, vilket gör dem till det självklara valet för hydrogenering av karboxylsyror. Dock, teamet visade att metaller med hög valens också kunde reagera med karboxylsyrorna på en annan väg, vilket gav mycket bättre kontroll över reaktiviteten.

"Tanken att högvärdiga övergångsmetaller är effektiva för denna typ av reaktioner kan gå emot traditionell visdom, men vi har visat potentialen i detta tillvägagångssätt för att göra högvärdiga kemiska produkter från biomassa, " säger gruppledaren Susumu Saito. "Även om, rheniummetallkatalysatorn vi använde här är ganska dyr, vi tittar nu på att återvinna katalysatorn och alternativa volfram- och molybdenkatalysatorer, vilket borde göra detta till en verkligt ekonomiskt lönsam metod för att få användbara produkter från biomassa i framtiden."