Een chemicus van de RUDN University heeft een katalysator ontwikkeld voor de productie van eugenolacetaat, een stof die de larven vernietigt van muggen die gevaarlijke ziekten overbrengen. Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Materialen .

Aedes aegypti-muggen (gelekoortsmuggen) kunnen het Zika-virus dragen, gele koorts, chikungunya en knokkelkoorts. Tot 20 procent van de patiënten met gele koorts sterft, hoewel er een vaccin is. Er is geen remedie of vaccin voor het Zika-virus of knokkelkoorts. Daarom, de vernietiging van dragers is de enige effectieve methode om de verspreiding van ziekten tegen te gaan. Het is gemakkelijker om muggen in het larvale stadium te doden, dus een effectief en betaalbaar middel tegen larven, zoals eugenolacetaat, kan de mensheid serieus helpen. Eugenol is het hoofdbestanddeel van de acetyleringsreactie, verkregen uit kruidnagelolie. Echter, het is niet eenvoudig om zuiver eugenolacetaat te synthetiseren zonder onzuiverheden en met een hoog gehalte aan het doelproduct (tot 90 procent). Dit komt omdat er nog geen katalysatoren zijn gemaakt die geschikt zijn voor een dergelijke synthese, en er zijn geen niet-katalytische methoden voor het produceren van eugenolacetaat. De opbrengst aan eugenolacetaat in de in de industrie gebruikte reacties bedraagt ​​slechts 20 tot 30 procent.

Om dit probleem op te lossen heeft RUDN-chemicus Rafael Luque een nieuwe katalysator voor eugenolacetylering ontwikkeld. De chemici hebben ervoor gezorgd dat de katalysator uit de reactiezone kan worden verwijderd en opnieuw kan worden gebruikt. In aanvulling, de temperatuur en reactietijd zijn laag terwijl de opbrengst van het doelproduct hoog is.

In de eerste fase, de chemici analyseerden de nadelen van bestaande methoden voor de synthese van eugenolacetaat. Homogene katalyse met minerale zuren kan worden gebruikt om eugenol te acetyleren. Maar deze methode maakt het niet mogelijk om de katalysator eenvoudig van de reactieproducten te scheiden. Met homogene katalyse, gedeeltelijke oplossing van de reactor in zuur is ook mogelijk, wat leidt tot verontreiniging van de oplossing. Een andere methode is gebaseerd op het gebruik van biokatalysatoren. Ze maken een opbrengst van meer dan 90 procent eugenolacetaat mogelijk en zijn milieuvriendelijk. Echter, de synthese van biokatalysatoren is arbeidsintensief en duur, en het hergebruik van dergelijke katalysatoren is bijna onmogelijk. Dit maakt het gebruik van biokatalysatoren te duur.

De RUDN-chemici stelden voor om een ​​heterogene katalysator te maken, waar de werkzame stof, heteropolyzuur, wordt aangebracht op een neutrale vaste drager. Heteropolyzuren zijn derivaten van zuurstofzuren waarin zuurstofionen geheel of gedeeltelijk zijn vervangen door zuurresten van andere zuren. Heteropolyzuren hebben een grotere katalytische activiteit dan minerale zuren, en, in tegenstelling tot minerale zuren, ze veroorzaken geen bijwerkingen die de oplossing vervuilen. De chemici hebben gesuggereerd dat heterogene katalysatoren, bestaande uit meerdere onderdelen, wellicht de optimale oplossing, aangezien de vaste katalysator en de stof in oplossing zich in verschillende fasen bevinden, en het is niet moeilijk om ze te scheiden.

Voor een heterogene katalysatorsynthese, de chemici pasten een heteropolyzuur toe op een vaste drager - mesoporeus aluminosilicaat (AlSiM). Dit is een zeer poreuze stof met een groot oppervlak (tot 1000 m ² /g) en cilindrische poriën van dezelfde grootte. Voor de productie ervan, TEOS (tetraethoxysilaan), een giftige en dure component, wordt meestal gebruikt als een bron van silicium. Rafael Luque en zijn collega's toonden aan dat in plaats van TEOS, u kunt siliciumrijke natuurlijke kaolien gebruiken, die gewoonlijk verloren gaat bij de ontwikkeling van afzettingen. Het gebruik van kaolien om AlSiM te verkrijgen zal de productiekosten van de katalysatordrager aanzienlijk verlagen en de negatieve impact op het milieu verminderen.

De nieuwe katalysator wordt gemakkelijk uit de reactiezone verwijderd en behoudt zijn activiteit zelfs na meerdere herhaalde cycli, zorgt ervoor dat de reactie snel en zonder onzuiverheden kan worden uitgevoerd, heeft een hoge stabiliteit en relatief lage kosten in vergelijking met biokatalysatoren. De productopbrengst bedroeg 99,9 procent. Met herhaalde cycli, de opbrengst verandert licht en komt zelfs na de vijfde cyclus uit op 90 procent. De katalysator kan worden aanbevolen voor de industriële productie van eugenolacetaat.