I en utveckling som kommer att förändra den kemiska industrin på en global skala, har professor Chang Ho Yoo vid avdelningen för kemi vid UNIST framgångsrikt utvecklat en mycket effektiv och stabil karbonyleringskatalytisk reaktion med användning av nickelkatalysatorer. Denna prestation, publicerad i Science , erbjuder ett lovande alternativ till de mycket använda rodiumkatalysatorerna i acetylprocessen.
Karbonylering är en avgörande reaktion involverad i omvandlingen av metanol till ättiksyra och esterföreningar till organisk syraanhydrid. Med mer än 13 miljoner ton acetylföreningar som produceras årligen över hela världen, spelar denna reaktion en avgörande roll i den kemiska industrin.
Traditionellt har ädelmetaller som rodium och iridium använts som katalysatorer i den kommersiella karbonyleringsprocessen. Men dessa metaller utgör utmaningar på grund av deras brist, höga kostnader, toxicitet och miljöpåverkan. I denna banbrytande forskning utnyttjade professor Yoo de rikliga nickelövergångsmetallerna som ett hållbart och kostnadseffektivt alternativ.
Befintliga nickelkatalysatorer har begränsad katalytisk aktivitet och de har inte använts i industrin sedan 1970-talet. Professor Yoos forskargrupp tog sig an denna begränsning framgångsrikt genom att använda en imidazolbaserad N-heterocyklisk karbenligand, som ersatte de konventionella fosfinliganderna som används i traditionella nickelkatalysatorer. Karbenliganden visade överlägsen stabilitet och aktivitet och uppvisade jämförbar prestanda med de rodiumkatalysatorer som för närvarande används i kommersiella tillämpningar.
"Vi har utvecklat en nickelkatalysator som matchar aktivitetsnivån för den befintliga rodiumkatalysatorn", konstaterade professor Yoo. "Denna prestation är anmärkningsvärd eftersom den banar väg för praktisk användning av nickelkatalysatorer i industriella miljöer." Forskningsresultaten utfördes av professor Yoos team vid University of North Carolina i Chapel Hill.
Denna utveckling erbjuder inte bara ett hållbart alternativ till ädelmetallkatalysatorer utan har också potentialen att revolutionera den kemiska industrin genom att möjliggöra en utbredd användning av nickelkatalysatorer. Överflöd, låg kostnad och minskad miljöpåverkan av nickel gör det till ett attraktivt alternativ för storskaliga industriella tillämpningar. När detta forskningsgenombrott fortskrider mot kommersialisering, förväntas det driva betydande framsteg i karbonyleringsprocessen och öppna nya vägar för hållbar och effektiv kemisk produktion.
Mer information: Changho Yoo et al, Nickelkatalyserad esterkarbonylering främjad av imidazol-härledda karbener och salter, Science (2023). DOI:10.1126/science.ade3179
Journalinformation: Vetenskap
Tillhandahålls av Ulsan National Institute of Science and Technology
