Methan, der Hauptbestandteil von Erdgas, Schiefergas und brennbarem Eis, ist ein sauberer und kostengünstiger chemischer Rohstoff mit reichlich vorhandenen Reserven. Dennoch hemmen die hohe CH-Bandenenergie und die geringe Polarisierbarkeit eines Methanmoleküls die Verwertung von Methan.
Kürzlich entwickelte ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Liu Zhongmin und Prof. Zhu Wenliang vom Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) der Chinese Academy of Sciences (CAS) einen neuartigen Weg zur direkten Umwandlung von CH3Cl in Essigsäure durch eine Carbonylierungsreaktion unter Verwendung von sauren Zeolithen als Katalysator.
Die Studie wurde veröffentlicht in Internationale Ausgabe der Angewandten Chemie am 30. Mai.
Die Forscher verwendeten mit Pyridin behandeltes MOR als Katalysatoren, um eine hohe Selektivität für Essigsäure und Methylacetat zu erreichen. Sie fanden heraus, dass die Kopplung von CH3Cl mit CO und H2O über sauren Zeolithen besonders eindimensional mit 8-gliedrigem Ring (8 MR) oder 10-gliedrigem Ring (10 MR) erfolgte.
Insbesondere die Selektivität von Essigsäure und Methylacetat erreichte 99,3 % gegenüber Pyridin-behandeltem MOR unter den optimierten Bedingungen, was besser war als die von Rh/AC unter CH3I-freien Bedingungen. Es wurde nachgewiesen, dass die Bronsted-Säure-Zentren in 8 MR die wichtigsten aktiven Zentren für die Chlormethan-Carbonylierung sind.
Darüber hinaus schlugen die Forscher mit mehreren Charakterisierungen den Reaktionsmechanismus vor, der die chemische Adsorption von CH3Cl, die Bildung von Acetylgruppen und die Hydrolyse von Acetylgruppen umfasste.
„Unsere Studie könnte in Zukunft Potenzial für die effiziente und praktische Umwandlung von Methan in Oxygenate bieten“, sagte Prof. Zhu.
Xudong Fang et al., Hochselektive Carbonylierung von CH3Cl zu Essigsäure, katalysiert durch Pyridin‐behandelten MOR‐Zeolith, Internationale Ausgabe der Angewandten Chemie (2022). DOI: 10.1002/ange.202203859