Polyisobutenylbarnsteenzuuranhydriden (PIBSA's) zijn belangrijk voor de auto-industrie vanwege hun brede gebruik in smeermiddelen en brandstofformuleringen. Hun synthese, echter, vereist hoge temperaturen en daarom, hogere kosten.

Het toevoegen van een Lewis-zuur - een stof die een elektronenpaar kan accepteren - als katalysator maakt de PIBSA-vorming efficiënter. Maar welk Lewis-zuur? Ondanks het belang van PIBSA's in de industriële ruimte, een gemakkelijke manier om deze katalysatoren te screenen en hun prestaties te voorspellen, is nog niet ontwikkeld.

Nieuw onderzoek onder leiding van het Computer-Aided Nano and Energy Lab (CANELa) aan de University of Pittsburgh Swanson School of Engineering, in samenwerking met de Lubrizol Corporation, lost dit probleem op door het gedetailleerde mechanisme van de Lewis-zuur-gekatalyseerde reactie te onthullen met behulp van computationele modellering. Het werk, onlangs verschenen op de omslag van het tijdschrift Industriële en technische chemie Onderzoek, bouwt een dieper begrip op van de katalytische activiteit en creëert een basis voor het in de toekomst computationeel screenen van katalysatoren.

"PIBSA's worden gewoonlijk gesynthetiseerd door de reactie tussen maleïnezuuranhydride en polyisobuteen. Het toevoegen van Lewis-zuren maakt de reactie sneller en vermindert de energie-input die nodig is voor PIBSA-vorming, " legde Giannis Mpourmpakis uit, de Bicentennial Alumni Faculty Fellow en universitair hoofddocent chemische en petroleumtechnologie aan Pitt. "Maar het reactiemechanisme is niet goed begrepen, en er zijn niet veel voorbeelden van deze reactie in de literatuur. Ons werk helpt bij het verklaren van de manier waarop de reactie plaatsvindt en identificeert Lewis-zuren die het beste werken."

Deze nieuwe fundamentele informatie zal helpen bij de ontdekking van Lewis-zuurkatalysatoren voor industriële chemische productie in een sneller tempo en tegen lagere kosten.

"De alliantie tussen de Universiteit van Pittsburgh en Lubrizol heeft een belangrijke rol gespeeld bij het aantonen hoe de academische wereld en de chemische procesindustrie kunnen samenwerken om commercieel relevante resultaten te produceren, " zei Glenn Cormack, Global Process Innovation Manager bij The Lubrizol Corporation. "Door de kennis en expertise van de Swanson School of Engineering en The Lubrizol Corporation te combineren, hebben beide partijen toegang tot enkele van de best beschikbare computationele en experimentele technieken bij het verkennen van nieuwe uitdagingen."

Het onderzoek is een van de vele samenwerkingen tussen Pitt en de Lubrizol Corporation, een in Ohio gevestigde leverancier van speciale chemicaliën voor transport, industriële en consumentenmarkten. De alliantie met Lubrizol, nu in zijn zevende jaar, biedt studenten hands-on mogelijkheden om te ervaren hoe de kennis en vaardigheden die ze ontwikkelen worden gebruikt in de chemische industrie. Tegelijkertijd, studenten verwerven wereldklare kennis hoe het onderzoek van Pitt de processen en producten van Lubrizol helpt verbeteren.

"De afgelopen jaren onze samenwerking met Lubrizol heeft geleid tot nieuwe, innovatieve manieren voor Lubrizol om producten te maken en hun productieprocessen te heroverwegen, " zei Steven Klein, William Kepler Whiteford bijzonder hoogleraar en voorzitter van de afdeling Chemical and Petroleum Engineering. "We leren ook enorm veel van hen, en al deze publicaties zijn het bewijs van een alliantie die blijft groeien."

De krant, "Computationele screening van Lewis-zuurkatalysatoren voor de Ene-reactie tussen maleïnezuuranhydride en polyisobutyleen, " werd gepubliceerd in het ACS-tijdschrift I&EC-onderzoek . Het is geschreven door Cristian Morales-Rivera en Giannis Mpourmpakis bij Pitt en Nico Proust en James Burrington bij de Lubrizol Corporation.