Wetenschap
Nieuwe strategie voorgesteld voor directe synthese van alcoholen door reductieve hydroformylering van alkenen
Lineaire alcoholen zijn, als een belangrijke klasse van chemische producten, onmisbaar bij de productie van voedsel, farmaceutische producten, weekmakers en smeermiddelen. Directe omzetting van gemakkelijk verkrijgbare alkenen in hoogwaardige alcoholen is belangrijk maar uitdagend in zowel de organische synthese als de industrie.
Reductieve hydroformylering in één pot van alkenen biedt een gemakkelijke en atoomeconomische methode voor de synthese van homologe alcoholen met één koolstofatoom. De reactie die wordt gekatalyseerd door een stabiele en efficiënte heterogene katalysator is echter nog onvoldoende onderzocht.
Om dit probleem aan te pakken hebben onderzoekers van het Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology van de Chinese Academie van Wetenschappen een besloten trinucleaire Ru-site ontwikkeld in met fosfine geïncorporeerde poreuze organische polymeren voor de directe synthese van alcoholen uit reductieve hydroformylering van alkenen. Hun onderzoek werd gepubliceerd in ACS Catalysis op 12 maart.
De onderzoekers construeerden een bankstabiel poreus organisch polymeer (POP) door een specifiek monofosfineligand in de scaffold op te nemen, dat zowel als vast ligand als ondersteuning dient om een heterogene Ru-katalysator voor reductieve hydroformylering in één pot te bereiden.
Het monofosfineligand helpt bij het stabiliseren van atomair gedispergeerde trinucleaire Ru-plaatsen op POP, wat resulteert in een heterogene Ru-katalysator met een katalytische prestatie die vergelijkbaar is met zijn homogene tegenhanger onder dezelfde omstandigheden. De katalysator kon gemakkelijk worden gescheiden voor achtereenvolgens hergebruik zonder een significant verlies aan activiteit en selectiviteit.
Daarnaast werd een tweetraps temperatuurgeprogrammeerde strategie ontwikkeld om de selectiviteit voor lineaire alcoholen aanzienlijk te verbeteren, die breed toepasbaar is op terminale, interne en gefunctionaliseerde olefinen.
Bij deze strategie werd olefine omgezet in het overeenkomstige lineaire aldehyde bij een relatief lagere reactietemperatuur, terwijl de nevenreacties van isomerisatie en hydrogenering tot een minimum werden beperkt, waardoor de productie van lineaire alcohol in de tweede fase met hoge efficiëntie en uitstekende selectiviteit werd verzekerd.
Onder optimale reactieomstandigheden werd de reductieve hydroformylering van 1-hexeen als modelreactie volledig voltooid, samen met een selectiviteit voor 1-hexanol tot 95% en een lineaire tot vertakte alcoholverhouding tot 30.
Dit werk vertegenwoordigt een aanzienlijke vooruitgang in de ontwikkeling van heterogene katalysatoren voor de directe synthese van lineaire alcoholen uit algemeen beschikbare alkenen.