据物理学家组织网3月21日报道,美国布朗大学和耶鲁大学的研究人员展示了一种新的“启动(激活)技术”,通过使用过量的二氧化碳来廉价地生产丙烯酸酯,可用于涤纶、纸尿布等各种日用化学品的生产中。该研究成果刊登在最新一期的《有机金属化合物》上。
丙烯酸酯可用于生产从涤纶织物到尿布等材料,化工企业通常采用原油衍生物丙烯来生产丙烯酸酯,而新研究可能会引领一种更便宜和可持续的丙烯酸酯生产工艺。
自20世纪80年代,为降低丙烯酸酯的生产成本,研究人员一直在研究利用镍和其他金属作为催化剂,将二氧化碳和乙烯气体合成丙烯酸酯。二氧化碳很容易获得,而乙烯可以从生物质中提取,所以比丙烯便宜。
然而,一个障碍始终无法攻克。在形成丙烯酸酯分子前,二氧化碳和乙烯往往会形成一个由氧、镍和三个碳原子构成的五元环前体分子。为了转换成丙烯酸酯,该环需要被破解打开,形成一个碳—碳双键。
布朗大学化学系助理教授韦斯利带领的研究团队在新研究中发现,一种被称为路易斯酸类的化学物质,可以很容易地破开这个五元环,形成丙烯酸酯。路易斯酸基本上是电子受体,能“偷走”使镍和环中氧之间连接成键的电子,由此削弱其联接,打开了环。
韦斯利说:“我们原来设想,如果能找到一种化学方法来打开这个环,那么就能够非常迅速地形成丙烯酸酯。”这个“启动(激活)技术”,最终可被纳入一个完整的催化过程以大规模地生产丙烯酸酯。
目前,该团队需要调整使用路易斯酸的强度。他们在研究中使用的是酸度最强的硼酸,效果很好。但硼酸酸性太强了,在催化过程中不可重复使用。路易斯酸的强度是有一定范围的,所以研究人员很有信心最终可以找到一个合适的。韦斯利说:“生产丙烯酸酯是个年约2亿美元的行业,如果我们能找到一种方法使生产丙烯酸酯的成本更低的话,这个行业会对此有兴趣的。”
- 四川大学王玉忠院士团队 AFM:集高性能与可化学闭环循环于一体的生物基聚酯材料 2024-04-04
- 青科大沈勇/李志波团队 Angew:双官能团环内酯化学选择性开环聚合制备可循环聚酯材料 2022-06-15
- 中科院宁波材料所张若愚研究员与朱锦研究员团队在高阻隔生物可降解聚酯材料领域取得进展 2019-03-14
- 浙大伍广朋/杨贯文课题组 Macromolecules:环氧丙烷与二氧化碳共聚物聚碳酸亚丙酯PPC的无金属化高效制备 2024-09-29
- 浙大伍广朋教授课题组 Angew:可水显影的高性能二氧化碳基化学放大光刻胶 2024-09-27
- 上海理工宋文良/余灯广、东华大学廖耀祖 Green Chem. 综述:超交联聚合物 - 二氧化碳捕获与转化的利器 2024-05-07
- 上海交大李虹/华东理工王贵友 Macromolecules:二异氰酸酯的结构对交联含氟聚氨酯阻隔化学毒剂性的影响 2023-10-27