写于 2017-09-23 02:38:12| 金沙平台| 总汇

在镍和其他金属催化剂的存在下,CO 2和乙烯气体形成配置成五元环的丙烯酸酯前体

面临的挑战是打开环,使碳 - 碳双键形成,形成丙烯酸酯

路易斯酸可以解决问题

图片来源:Berkskoetter实验室/布朗大学在一项新发表的研究中,研究人员展示了一种新的“使能技术”,它使用一种名为路易斯酸的化学物质来帮助将二氧化碳转化为丙烯酸,丙烯酸是一种用于制造许多日常用品的有价值的商品化学品

罗德岛普罗维登斯(布朗大学) - 来自布朗大学和耶鲁大学的化学家最近报道的一项重要进展,可能导致制造丙烯酸酯的更便宜和更可持续的方式,丙烯酸酯是一种重要的商品化学品,用于制造从涤纶织物到尿布的材料

化学公司每年生产数十亿吨丙烯酸酯,通常是加热丙烯,一种来自原油的化合物

“我们感兴趣的是提高丙烯酸酯制造方法的经济性和可持续性,”领导该研究的布朗化学助理教授Wesley Bernskoetter说

“现在,制造它的所有东西都来自相对昂贵的,不可再生的碳源

”自20世纪80年代以来,研究人员一直在研究在镍和其他金属存在下将二氧化碳与乙烯气体结合制造丙烯酸酯的可能性

催化剂

二氧化碳基本上是免费的,而且这个星球目前拥有的东西过多

乙烯比丙烯便宜,并且可以由植物生物质制成

然而,这种方法一直存在障碍

CO 2和乙烯不是形成丙烯酸酯分子,而是倾向于形成具有由氧,镍和三个碳原子组成的五元环的前体分子

为了完成向丙烯酸酯的转化,该环需要被打开以允许形成碳 - 碳双键,这一过程称为消除

事实证明这一步难以捉摸

但Bernskoetter及其同事在“有机金属”杂志上发表的研究表明,一类名为路易斯酸的化学物质很容易打破五元环,使分子消除并形成丙烯酸酯

路易斯酸基本上是电子受体

在这种情况下,酸会窃走构成环中镍和氧之间键的电子

这会削弱债券并打开戒指

“我们认为,如果我们能找到一种方法来化学切割环,那么我们就能很快消除并形成丙烯酸酯,”Bernskoetter说

“事实证明这是事实

”他称这一发现是一种“使能技术”,最终可以整合到大规模生产丙烯酸酯的完全催化过程中

“我们现在基本上可以完成所需的所有步骤,”他说

从这里开始,团队需要调整所用路易斯酸的强度

为了证明这个概念,他们使用了最容易获得的最强酸,一种来自硼

但是该酸太强而不能用于可重复的催化过程,因为它与丙烯酸酯产物结合太强而不能与镍催化剂进行额外的反应

“在开发和测试这个想法时,我们用最大的锤子击中了它,”Bernskoetter说道

“所以我们现在要做的就是回拨并找到一种能让它变得更实用的产品

”路易斯酸的强度非常强,所以Bernskoetter相信有一种能够发挥作用

“我们认为这是可能的,”他说

“有机化学家一直对路易斯酸做这种反应

”正在进行的研究是布朗和耶鲁合作的一部分,由美国国家科学基金会的化学创新中心项目支持

这项工作旨在激活二氧化碳,用于制造各种商品化学品,丙烯酸酯是一个很好的起点

“这是一个每年20亿美元的行业,”Bernskoetter说

“如果我们能找到一种方法来制造更便宜的丙烯酸酯,我们认为该行业将会感兴趣

”论文的其他作者是布朗的董金和Paul Willard以及耶鲁的Nilay Hazari和Timothy Schmeier

出版物:Dong Jin等,“路易斯酸诱导的β-烯丙内酯的β-消除:从二氧化碳和乙烯生产丙烯酸酯的努力”,Organometallics,(2013); DOI:10.1021 / om400025h资料来源:布朗大学凯文史泰西新闻图片:Berkskoetter lab / Brown University