Heterogene Katalyse könnte Ether eine nachhaltigere Zukunft bescheren
Forscher berichten über einen von Zirkoniumoxid getragenen Platin-Molybdän-Katalysator für die Herstellung von unsymmetrischen Ethern aus Estern
Die Optimierung chemischer Prozesse, um sicherzustellen, dass sie umweltfreundlich und nachhaltig sind, wird immer wichtiger, und Katalysatoren spielen eine Schlüsselrolle, da sie Reaktionen effizienter machen können. Forscher der Universität Osaka haben einen Platin-Molybdän-Katalysator auf Basis von Zirkoniumoxid vorgestellt, der die selektive Umwandlung von Estern in wertvolle unsymmetrische Ether fördert. Ihre Ergebnisse sind in JACS Au veröffentlicht.
(a) Foto des Pt-Mo/ZrO2-Katalysators. (b) Transmissionselektronenmikroskopische Aufnahme von Pt-Mo/ZrO2.
Katsumasa Sakoda et al.
Katalysatoren stehen seit langem im Mittelpunkt, wenn es darum geht, chemische Reaktionen zu beschleunigen, ihre Ausbeute zu verbessern und sie weniger verschwenderisch und energieeffizienter zu gestalten, was zu kostengünstigeren und umweltfreundlicheren Verfahren führt.
Ether sind organische Moleküle, die in einer Reihe von Produkten wie Parfüms, Kraftstoffen und Arzneimitteln verwendet werden. Sie enthalten ein Sauerstoffatom, das als Brücke zwischen zwei Teilen betrachtet werden kann. Wenn die Teile gleich sind, gelten sie als symmetrisch; sind sie unterschiedlich, sind sie unsymmetrisch. Die derzeitigen Wege zu unsymmetrischen Ethern haben verschiedene Einschränkungen. Einige erfordern beispielsweise spezielle Ausgangsstoffe, bei anderen fallen große Mengen an Abfällen an, und bei einigen sind teure und/oder umweltschädliche Produktionsbedingungen erforderlich, wie z. B. hoher Druck.
Die Verwendung von Wasserstoff zur Umwandlung von Estern in Ether durch direkte Hydrodeoxygenierung kann man sich so vorstellen, dass ein Wasserstoffmolekül (H2) ein Sauerstoffatom aus dem Ester entnimmt und den Ether und ein Wassermolekül (H2O) übrig lässt. Dieser Vorgang ist sowohl effizient als auch sauber; daher hat die Entwicklung von Katalysatoren, die diese Reaktion unter milden Bedingungen fördern, erhebliche Vorteile.
"Mit unserem Platin-Molybdän-Katalysator mit Zirkoniumoxid-Träger konnten wir unter milden Bedingungen und unter Verwendung von Wasserstoffmolekülen gute Ausbeuten von über 20 unsymmetrischen Ethern erzielen", erklärt Sho Yamaguchi, Mitautor der Studie. "Das ist sehr ermutigend, denn es gibt zahlreiche natürlich vorkommende und kostengünstige Ester, die zu wertvolleren Etherprodukten gemacht werden können."
Der Katalysator ließ sich leicht von den Reaktionsgemischen trennen und konnte ohne Aktivitätsverlust wiederverwendet werden. Er funktionierte auch, wenn der Wasserstoff unter Atmosphärendruck stand. Darüber hinaus zeigten die Forscher, dass es möglich war, ein bestimmtes Triglycerid aus Biomasse in den entsprechenden Triether umzuwandeln. Da es sich bei Biomasse um eine erneuerbare Ressource handelt, bieten Prozesse, die für aus Biomasse gewonnene Materialien geeignet sind, nachhaltige Lösungen.
"Unser Katalysator hat ein erhebliches Potenzial für die umweltfreundliche und nachhaltige Produktion von unsymmetrischen Ethern", sagt der Autor der Studie, Tomoo Mizugaki. "Wenn wir weiterhin die Vielfalt der heute verfügbaren Produkte genießen und die Entwicklung im gewohnten Tempo fortsetzen wollen, werden Katalysatoren wie der unsere der Schlüssel zu einer effizienten und sauberen Zukunft sein."
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