Evonik ve LIKAT, karbonilasyon kimyasının "Rüya Reaksiyonu"nda büyük bir atılım gerçekleştirdi
Büyük çapta saf kimyasallar üretilirken, maliyet faktörü belirleyici bir noktadır. Uygun maliyetli ve verimli sentez süreçlerine olan talep de buna göre yüksektir. Kimyasal reaksiyonların ve endüstriyel proseslerin ana teknoloji olarak kataliz yardımı ile optimizasyonu, hammaddelerin ve enerji kaynaklarının daha sürdürülebilir kullanımını ve ayrıca başlangıç malzemelerinin kayıpsız kullanımını sağlar. Özel yapım bir katalizör reaksiyonu hızlandırır, yan ürünlerin oluşumunu önler ve böylece tüm sürecin enerji ihtiyacını azaltır.
Karbonilasyon, endüstriyel katalizin en önemli uygulamaları arasındadır.
Karbonil bileşikleri (aldehidler, asitler, esterler) yılda birkaç milyon tonluk bir ölçekte üretilir ve çok sayıda tüketim maddesi için kullanılmaktadır.
Seksen yıl önce homojen olarak katalize edilmiş karbonilasyon işlemlerinin ilk keşfine rağmen zorluklar hala devam ediyor, bunların başında ise 1,3-dienlerin doğrudan dikarbonilasyonu gelmektedir.
Bu "rüya reaksiyon" adipat diesterlerin daha çevre dostu ve ekonomik üretimini sağlayacaktır. Bu bileşikler, büyük ölçekte üretilen poliamidlerin ve poliesterlerin yapı taşlarıdır. Özellikle, adipat diesterler plastikleştiriciler, parfümler, yağlayıcılar, çözücüler, çeşitli farmasötik aktif bileşenlerde ve en önemli olarak ise naylon üretimi için kullanılırlar.
Bu yeniliğin potansiyel faydaları oldukça fazla.
Şu anda, adipat diesterler, bir sikloheksanol ve sikloheksanon karışımının fazla nitrik asit ile oksitlenmesi ve ardından karşılık gelen alkollerle esterleştirilmesiyle endüstriyel olarak üretilmektedir. Bu işlem, asidin aşındırıcı etkisi nedeniyle özel ekipman gerektirir. Ek olarak, stratosferik ozonun bağlanması sırasında bir sera gazı olarak CO2'den 300 kat daha zararlı olan azot oksit (N20) ortama salınır.
Proje ortakları yeni süreçleriyle daha çevre dostu ve uygun maliyetli büyük ölçekli bir sentez yönteminin temelini atıyor.
Proje ekibi, Leibniz Kataliz Enstitüsü Enstitüsü'nden ( LIKAT) Prof. Dr. Matthias Beller ve Evonik Performance Materials GmbH'dan Prof. Dr. Robert Franke tarafından yönetildi.
Ekip, 1,3-bütadienin adipik asit esterlerine tek adımda ve etkili çift alkoksi karbonilasyonunu mümkün kılan, özel olarak tasarlanmış bir piridil fonksiyonelleştirilmiş bisfosfin ligandı ile bir paladyum katalizörü geliştirdiler.
Başarının anahtarı ligand tasarımıdır. Bir bidentat fosfin ligandının fosfor üzerindeki bir bazik piridil ikame edicisi ve bir paladyum öncüsü ile kombinasyonu, 1,3-bütadienin dikarbonilasyonunda ≥95% verimle ve ≥97% seçicilik ile dialkil adipatlar sağladı.
Evonik bir sonraki adım olarak ekonomik ve teknik yönlerin geniş çaplı değerlendirmesi hemen başlandığını açıkladı.
Çalışmanın sonuçları SCİENCE dergisinde yayınlandı, aşağıdaki linkten makaleye ulaşabilirsiniz,