Alkylaminer är molekyler som har många användningsområden, från att lindra dina allergisymtom till att optimera herbicidens prestanda. Tyvärr resulterar vanliga metoder för att framställa alkylaminer i skadliga avfallsbiprodukter. En metod för att syntetisera alkylaminer på ett hållbart men kostnadseffektivt sätt har därför varit mycket eftertraktat.
Nu, i en studie publicerad i Green Chemistry , har en forskargrupp ledd av Osaka University hittat ett sätt. Teamet har utvecklat en metod för alkylaminsyntes som fungerar under milda förhållanden och endast producerar vatten som en biprodukt. De enkla, miljövänliga reaktionsförhållandena som rapporteras här kommer förhoppningsvis att inspirera till framsteg inom andra kemiska synteser som är vanliga inom industrin.
Sportkläder, möbler och många andra vardagsprodukter tillverkas delvis med hjälp av alkylaminer. Så hur producerar vi dessa undermolekyler?
Karboxylsyror är en idealisk utgångspunkt eftersom de kan hämtas på ett hållbart sätt, till exempel från biomassa. Emellertid producerar de syntetiska förfaranden som för närvarande används också en stor mängd avfall eller kräver experimentellt svåra reaktionsbetingelser, såsom höga tryck och temperaturer. Således undviker industrin i allmänhet karboxylsyror som utgångsmaterial för alkylaminframställning.
Att utveckla ett nytt syntetiskt protokoll som fungerar vid experimentellt bekväma tryck och temperaturer var målet med forskargruppens studie.
"I vårt arbete avslöjar vi ett nytt katalysatorsystem, en platina-molybdenkatalysator, som kan omvandla karboxylsyror till aminer", förklarar Katsumasa Sakoda, huvudförfattare till studien. "Detta producerar alkylaminer, som kan användas för ytaktiva ämnen, läkemedel och mer."
Forskarnas syntetiska protokoll erbjuder flera fördelar:en, reaktionsförhållandena är milda och kräver endast atmosfäriskt vätetryck och temperaturer upp till 160°C. Två, omsättningstalet, d.v.s. antalet mol substrat som en mol katalysator kan omvandla, är högt vid 363. Tre, katalysatorn kan återanvändas minst fem gånger. Fyra, många karboxylsyra- och aminutgångsmaterial är kompatibla med de involverade reaktionerna, såsom omvandling av fettsyror till fettaminer. Fem, reaktionsutbytena är höga – upp till 99 %, med vatten som den enda biprodukten.
"Vi är glada eftersom vår forskning förbättrar den miljömässiga hållbarheten och förenklar den experimentella uppsättningen av en vanlig klass av kemiska synteser", säger Tomoo Mizugaki, senior författare. "Vi hoppas att detta bara är det första steget mot utvecklingen av grönare katalysatorprocesser."
Teamets forskning är ett viktigt steg framåt för att öka hållbarheten i en kemisk reaktion som krävs för att syntetisera många vardagsprodukter. Eftersom de experimentella syntetiska procedurerna är säkra och enkla, kan de lätt användas för andra katalytiska processer.
Mer information: Katsumasa Sakoda et al, Reduktiv aminering av karboxylsyror under H2 med användning av en heterogen Pt-Mo-katalysator, Green Chemistry (2023). DOI:10.1039/D3GC02155F
Journalinformation: Grön kemi
Tillhandahålls av Osaka University
