Новый катализатор удешевит процесс окисления спиртов

16
Химическая лаборатория

Ученые предложили катализатор для простого и недорогого окисления спиртов до альдегидов, широко используемых в фармацевтической и химической промышленности, сообщает InScience. В отличие от аналогов, новый катализатор не требует жестких условий реакции и опасных химикатов, а окислителем выступает обычный воздух. 

Альдегиды относятся к органическим веществам, в которых атом углерода соединяется с кислородом и водородом. Этот широкий класс соединений применяют во многих областях химии. Так, из формальдегида делают смолы и лекарственные средства, а из ацетальдегида получают уксусную кислоту и пластмассы.

Один из способов получения альдегидов — окисление спиртов. Для этого обычно используют неорганические окислители, однако они ядовиты и небезопасны для окружающей среды. Безопасным альтернативным окислителем может быть кислород, но его использовать затруднительно из-за высокой цены. В связи с этим существует потребность в катализаторах, которые используют воздух как недорогой и нетоксичный окислитель.

Ахмад Шаабани, ведущий научный сотрудник Объединенного института химических исследований Российского университета дружбы народов (РУДН) и университета имени Шахида Бехешти (Иран), совместно с коллегами из Ирана создал катализатор для окисления спиртов в «зеленых» условиях. Окислителем в реакции выступает кислород воздуха, сама реакция не требует жестких условий и опасных химикатов, дает высокий выход альдегида. При этом сам катализатор можно использовать несколько раз.

Новый катализатор основан на металл-фталоцианинах — сложных соединениях с металлическими центрами и органическими связками. В центре этих комплексов находится атом кобальта, а от него расходятся органические циклические фрагменты.

Эти комплексы присоединяются к другой сложной молекуле-каркасу через аминогруппу. Ученые опробовали разные исходные спирты. За 4–9 часов успешно окислялось 82–98% реагента и получалось 80–95% конечного продукта альдегида. Через четыре цикла использования эффективность катализатора упала, но осталась высокой — 63%.

«Интеграция каталитически активных металл-фталоцианинов в подложку из металлоорганического каркаса создает недорогой, простой и эффективный метод синтеза гетерогенных катализаторов. Главные преимущества нового катализатора — воздух как окисляющий реагент в отсутствие дополнительных окислителей, подходящее время реакции, высокая производительность и возможность повторного использования катализатора без потери его активности», — прокомментировал Ахмад Шаабани.

Результаты работы были опубликованы в Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers.