(PhysOrg.com) -- Propylenoxid är en viktig bulkkemikalie som används främst vid tillverkning av polyuretanplaster. För närvarande, propylenoxid tillverkas vanligtvis av propylen (propen) i en process som använder klor som oxidationsmedel. Detta resulterar i oönskade biprodukter såväl som giftiga klorerade organiska föreningar. Befintliga alternativa vägar är för det mesta komplicerade och oekonomiska. Utvecklingen av en miljövänlig propylenoxidsyntes med syre som oxidationsmedel står högt på önskelistan.
Japanska forskare har nu utvecklat en ny katalysator som för detta mål närmare. Som forskarna som arbetar med Masatake Haruta rapporterar i tidskriften Angewandte Chemie , Katalysatorn är baserad på guldkluster och ett speciellt titanhaltigt stöd.
Vid oxidation av propen (propen, CH 3 -CH=CH 2 ) till propylenoxid (propenoxid), en syreatom är formellt insatt i dubbelbindningen. Detta bildar en ring som innehåller två kolatomer och en syreatom. Att använda syre som oxidationsmedel hade inte övervägts tidigare eftersom syremolekylen (O 2 ) kan endast delas upp i individuella syreatomer med tillförsel av en stor mängd energi. Vidare, propylen reagerar företrädesvis med atomärt syre för att bilda akrolein och inte den önskade propylenoxiden. En lämplig katalysator letas ivrigt, och har kommit att ses som katalysatorforskningens "heliga graal". Det har skett ett antal katalytiska utvecklingar som inte har varit helt tillfredsställande.
Bygger på tidigare arbete, Haruta och hans team har kunnat ta ytterligare ett steg. Deras nya katalysator består av guldkluster, som är mindre än 2 nm i storlek, avsatt på ett speciellt titaninnehållande silikalitstöd. "Det är viktigt att guldet som används inte är i form av nanopartiklar, men är i kluster, ” betonar Haruta. Även om dessa två termer ofta används omväxlande i litteraturen, det finns viktiga skillnader. Guldkluster är uttryckligen definierade, strukturellt enhetliga nanoskopiska strukturer, medan guldnanopartiklar är partiklar med storlek i nanometerintervallet som varken har enhetlig storlek eller struktur.
"Våra guldkluster kan omvandla syre och vatten till hydroperoxidarter, som överförs till närliggande titancentra, ” förklarar Haruta. "De resulterande titanhydroperoxidarterna (Ti-OOH) är de faktiska reaktionspartnerna för propenen, som omvandlas till propylenoxid."
"De skördar och selektiviteter vi har uppnått hittills är otillräckliga för en industriell process, säger Haruta, "dock, vår katalysator är ytterligare en viktig milstolpe på vägen mot en miljövänlig syntes av propylenoxid.”
Mer information: Masatake Haruta, Propenepoxidation med dioxygen katalyserad av guldkluster, Angewandte Chemie International Edition 2009, 48, nr 42, 7862-7866, doi:10.1002/anie.200903011
Tillhandahålls av Wiley (nyheter:webb)
