En kemist från RUDN University har hittat ett miljövänligt sätt att få estrar av levulinsyra som används som bränsletillsats för kemisk syntes. Tillsammans med kollegor från Frankrike, Grekland och Spanien, han erhöll dessa estrar från furfuryl- och alifatiska alkoholer och använde aktivt kol som katalysator under mikrovågsexponering. Resultaten publicerades i tidningen Molekylär katalys .

Levulinsyraestrar används som mjukgörare. Dessa är ämnen som införs i kompositionen av polymera material för att ge eller öka elasticiteten eller plasticiteten. Det konventionella sättet att få dessa estrar, dvs genom direkt interaktion med alkoholer, anses vara dyrt på grund av den höga kostnaden för det ursprungliga ämnet, levulinsyra.

Det finns ett mer ekonomiskt alternativ:att ersätta det med furfurylalkohol, som bildas vid bearbetning av biomassa. Men denna metod kräver användning av katalysatorer som innehåller giftiga metaller eller starka syror som sedan måste kasseras på ett speciellt sätt. Professor Rafael Luque vid RUDN University och hans kollegor föreslog att använda kommersiellt tillgängligt och miljövänligt aktivt kol som katalysator. Dock, det kan inte ensam tillhandahålla tillräcklig aktivitet, så kombinerade kemisterna katalys med aktivt kol med mikrovågsaktivering.

"Mikrovågor har intressanta tillämpningar inom industrin, men tillämpas inte allmänt inom den kemiska industrin. Problemet är förknippat med den låga permeabiliteten hos mikrovågorna för vilka kontinuerliga flödesprocesser börjar implementeras för sådana applikationer och behov, säger Rafael Luque

Forskare tillsatte aktivt kol till reagensen och placerade blandningen i en mikrovågsreaktor, där det hela tiden rördes om. Kvantitativ analys av katalysprodukterna utfördes med användning av gaskromatografi, och den erhållna substansen bestämdes genom gaskromatografi-masspektrometri.

Det visade sig att under optimala förhållanden, utbytet av metylester var 78 procent på fem minuter, vilket är jämförbart med användningen av traditionella metallinnehållande katalysatorer. Luque och hans kollegor fick också estrar med etyl, n-propyl, isopropyl, och n -butylalkoholer. Med dessa ämnen, om furfurylalkohol användes och förbrukades helt, utbytet av estrar var lägre än när metylalkohol användes. Men kemisterna föreslår att dessa reaktioner också kan förbättras för att uppnå optimal produktutbyte.

Den föreslagna metoden öppnar möjligheten att erhålla värdefulla organiska ämnen med hjälp av en "grön kemi" -metod från produkter för bearbetning av biomassa, och har potential för industriell användning eftersom den använder aktivt kol som katalysator, som är billig och kommersiellt tillgänglig i stora volymer.

För att bättre förstå mekanismen för reaktion av furfurylalkohol med alkoholer i bildandet av estrar, kemisterna försökte detektera mellanliggande föreningar med gaskromatografi-masspektrometri. Men resultaten tyder på att reaktionsmekanismen är mer komplex än förväntat.