Die Optimierung chemischer Prozesse im Hinblick auf Umweltfreundlichkeit und Nachhaltigkeit wird immer wichtiger, und Katalysatoren spielen eine Schlüsselrolle, da sie Reaktionen effizienter machen können. Forscher der Universität Osaka haben über einen Platin-Molybdän-Katalysator auf Zirkoniumoxidträger berichtet, der die selektive Umwandlung von Estern in wertvolle unsymmetrische Ether fördert. Ihre Ergebnisse werden in veröffentlicht JACS Au.
Katalysatoren sind seit langem das Herzstück dafür, chemische Reaktionen zu beschleunigen, ihre Ausbeute zu verbessern und sie weniger verschwenderisch und energieeffizienter zu machen, was zu Prozessen führt, die kostengünstiger und umweltfreundlicher sind.
Ether sind organische Moleküle, die in Produkten wie Duftstoffen, Kraftstoffen und Pharmazeutika vielfältig eingesetzt werden. Sie enthalten ein Sauerstoffatom, das man sich als Brücke zwischen zwei Teilen vorstellen kann. Wenn die Teile gleich sind, werden sie als symmetrisch betrachtet; wenn sie unterschiedlich sind, sind sie unsymmetrisch. Aktuelle Wege zu unsymmetrischen Ethern haben verschiedene Einschränkungen. Einige erfordern zum Beispiel bestimmte Ausgangsmaterialien, andere produzieren große Mengen an Abfall und einige benötigen Bedingungen – wie Hochdruck – deren Herstellung teuer und/oder umweltschädlich ist.
Die Verwendung von nur Wasserstoff zur Umwandlung von Estern in Ether durch direkte Hydrodesoxygenierung kann als ein Wasserstoffmolekül (H2) angesehen werden, das ein Sauerstoffatom aus dem Ester herausgreift und den Ether und ein Wassermolekül (H2O) zurücklässt. Dies ist sowohl effizient als auch sauber; Daher hat die Entwicklung von Katalysatoren zur Förderung dieser Reaktion unter milden Bedingungen erhebliche Vorteile.
„Mit unserem Platin-Molybdän-Katalysator auf Zirkonoxidträger konnten wir unter milden Bedingungen mit Wasserstoffmolekülen gute Ausbeuten an über 20 unsymmetrischen Ethern erzielen“, erklärt Co-Autor der Studie Sho Yamaguchi. „Dies ist sehr ermutigend, da es zahlreiche natürlich vorkommende und kostengünstige Ester gibt, die zu wertvolleren Etherprodukten verarbeitet werden können.“
Der Katalysator ließ sich leicht von den Reaktionsmischungen abtrennen und konnte ohne Aktivitätsverlust wiederverwendet werden. Es wurde auch festgestellt, dass es funktioniert, wenn der Wasserstoff atmosphärischen Druck hat. Darüber hinaus zeigten die Forscher, dass es möglich war, ein bestimmtes aus Biomasse gewonnenes Triglycerid in den entsprechenden Triether umzuwandeln. Biomasse ist eine erneuerbare Ressource, daher bieten Prozesse, die für aus Biomasse gewonnene Materialien geeignet sind, nachhaltige Lösungen.
„Unser Katalysator hat ein erhebliches Potenzial für die umweltfreundliche und nachhaltige Herstellung von unsymmetrischen Ethern“, sagt Tomoo Mizugaki, korrespondierender Autor der Studie. „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.“
Katsumasa Sakoda et al, Selective Hydrodeoxygenation of Esters to Unsymmetric Ethers over a Zirconium Oxide-Träger Pt-Mo Catalyst, JACS Au (2022). DOI: 10.1021/jacsau.1c00535