Chemici van de National University of Singapore hebben een katalytische methode ontwikkeld waarbij zichtbaar licht wordt gebruikt voor de difunctionalisatie van ethyleen voor mogelijk gebruik bij de productie van fijnchemicaliën.

Ethyleen is een grondstof die veel wordt gebruikt in de chemische industrie om een ​​breed scala aan producten te produceren. Het heeft een geschatte jaarlijkse productie van meer dan 150 miljoen ton, veel groter dan die van elke andere organische verbinding. Ondanks de beschikbaarheid, er zijn relatief weinig gevestigde methoden om ethyleen te gebruiken om hoogwaardige fijnchemicaliën te produceren. De bestaande methoden om ethyleen om te zetten in complexere moleculen voor fijnchemicaliën zijn beperkt tot monofunctionalisaties, die de wijziging van een enkele functionele groep inhouden. Effectievere katalytische werkwijzen die de difunctionalisering van etheen incorporeren zijn zeer gewenst.

Een onderzoeksteam onder leiding van prof. WU Jie, van het departement scheikunde, NUS heeft een proces ontwikkeld waarbij zichtbaar licht wordt gebruikt in combinatie met fotoredox- en nikkelkatalysatoren om de difunctionalisatie van ethyleengas mogelijk te maken om een ​​breed scala aan chemische verbindingen te produceren. Door een andere set reactieparameters te gebruiken, ze slaagden erin om er 1 te produceren 2-diarylethanen, 1, 4-diarylbutanen en 2, 3-diarylbutanen uit ethyleengas op een zeer selectieve manier. De selectiviteit wordt bereikt door de modulatie van de nikkelkatalysator door op ruthenium of iridium gebaseerde fotokatalysatoren met verschillende reductiepotentialen en de aanwezigheid van warmte in een "stop flow"-reactor. Hoewel ethyleen de neiging heeft om lange polymeerketens te vormen, hun methode kan dit probleem vermijden door coördinatie met de metaalkatalysator. Dit voorkomt de vorming van vrije radicalen, wat leidt tot polymerisatie met lange keten van ethyleen. De synthetische methode biedt een directe manier om een ​​algemeen beschikbare chemische grondstof om te zetten in complexere moleculen voor gebruik in de chemische industrie.

Prof Wu zei, "De vorming van twee of vier koolstoflinkers afgeleid van ethyleen kan niet gemakkelijk rechtstreeks met andere synthetische middelen worden verkregen. Het aantal ethyleenmoleculen dat aan het resulterende product kan worden toegevoegd, wordt bepaald door de oxidatietoestand van de nikkelkatalysatoren. Dit wordt gemoduleerd door de photoredox-katalysator. Nikkelkatalysatoren met een oxidatietoestand van +1 en 0 vergemakkelijkten de toevoeging van respectievelijk één of twee ethyleenmoleculen."

"Dit type fotoredox-gemoduleerde katalytische reactie voor het verkrijgen van chemische producten is een nieuwe ontwikkeling op het gebied van organische synthese, " voegde prof Wu toe.

Het onderzoeksteam is van plan om meer geavanceerde katalytische processen te ontwikkelen voor de ontwikkeling van fijnchemicaliën met behulp van ethyleengrondstof onder bestraling met zichtbaar licht.