Kreditera: Angewandte Chemie
Koldioxid (CO 2 ) är inte bara en oönskad växthusgas, det är också en intressant källa till råvaror som är värdefulla och kan återvinnas på ett hållbart sätt. I journalen Angewandte Chemie , Spanska forskare har nu introducerat en ny katalytisk process för att omvandla CO 2 till värdefulla kemiska mellanprodukter i form av cykliska karbonater.
Får CO 2 att reagera är tyvärr inte lätt. För närvarande, mest forskning är inriktad på omvandling av CO 2 till metanol, som kan användas som alternativt bränsle såväl som råvara för den kemiska industrin. Innovativa katalytiska processer kan tillåta CO 2 att omvandlas till värdefulla kemiska föreningar utan att ta en omväg genom metanol, kanske för framställning av biologiskt nedbrytbar plast eller farmaceutiska mellanprodukter.
Ett mycket lovande tillvägagångssätt är omvandlingen av CO 2 till organiska karbonater, som är föreningar som innehåller en byggsten som härrör från kolsyra, innefattande en kolatom bunden till tre syreatomer. Forskare som arbetar med Arjan W. Kleij vid Barcelona Institute of Science and Technology (Barcelona), Institutet för kemisk forskning i Katalonien (Tarragona), och det katalanska institutet för forskning och avancerade studier (Barcelona), har utvecklat en konceptuellt ny process för att framställa karbonater i form av sexledade ringar, med början från CO 2 och grundläggande, lättillgängliga byggstenar. Dessa cykliska karbonater har stor potential för att skapa ny CO 2 -baserade polykarbonater.
Utgångsmaterialen är föreningar med en kol-kol dubbelbindning och en alkoholgrupp (-OH) på en angränsande kolatom (homoallyliska alkoholer). I reaktionens första steg, dubbelbindningen omvandlas till en epoxid, en treledad ring med ett syre- och två kolatomer. Epoxiden kan reagera med CO 2 i närvaro av en specifik katalysator. Produkten är ett cykliskt karbonat i form av en femledad ring med tre kol- och två syreatomer. Kolatomen vid "spetsen" av den femledade ringen är fäst vid en ytterligare syreatom. I nästa steg, en organisk katalysator (N-heterocyklisk bas) aktiverar OH-gruppen och får den femledade ringen att omarrangeras till en sexledad ring. Syreatomen från OH-gruppen är integrerad i den nya ringen, medan en av syreatomerna från den ursprungliga femledade ringen bildar en ny OH-grupp. Dock, den omvända reaktionen sker också eftersom den ursprungliga femledade ringen är betydligt mer energimässigt gynnsam, och endast en försvinnande liten mängd av den sexledade ringen är närvarande vid jämvikt. Tricket är att fånga den sexledade ringen. Den nya OH-gruppen binder till ett reagens (acylering) eftersom dess olika position gör den betydligt mer reaktiv än den ursprungliga OH-gruppen.
Denna nyutvecklade process ger tillgång till en bred palett av romaner, sexledade karbonatringar i utmärkta utbyten, med hög selektivitet och under milda reaktionsförhållanden. Detta breddar repertoaren av CO 2 -baserade heterocykler och polymerer, som är svåra att tillverka med konventionella metoder.
