Dwutlenek węgla może zastąpić drogie surowce chemiczne

Pięcioczłonowy związek pośredni w reakcji otrzym. akrylanów z CO2

Naukowcy z uniwersytetów Brown i Yale opracowali możliwą do wdrożenia na skalę przemysłową metodę otrzymywania z dwutlenku węgla związków akrylowych, należących do najważniejszych surowców chemicznych. Związki akrylowe stanowią podstawę produkcji tworzyw poliestrowych, włókien, pieluch i materiałów dla budownictwa.

Na masową skalę akrylany wytwarzane są z propylenu pozyskiwanego z przetwarzania ropy naftowej. W związku z wyczerpywaniem się zapasów ropy naftowej stale prowadzone są prace nad jej zastąpieniem innymi źródłami surowców chemicznych. Od lat 80-tych prowadzone są prace nad otrzymaniem grupy akrylowej w reakcji dwutlenku węgla z etylenem w obecności katalizatora na bazie niklu lub innego metalu. Te dwie substancje wybrano dlatego, że dwutlenek węgla jest w dużych ilościach produkowany w przemyśle, a z kolei etylen jest tańszy w porównaniu do propylenu i może być produkowany z biomasy.

Żeby opracować wydajną reakcję otrzymywania akrylanów, trzeba było przezwyciężyć tendencję do tworzenia przez CO2 i etylen cząsteczki przejściowej w kształcie pięcioczłonowego pierścienia zbudowanego z tlenu, niklu i trzech atomów węgla. Aby otrzymać grupę akrylową, pierścień ten musi zostać przerwany tak, aby powstało w reakcji eliminacji wiązanie podwójne węgiel-węgiel. Udało się tego dokonać za pomocą kwasów Lewisa, które w łatwy sposób rozbijają wspomniany pierścień tworząc akryl. Kwas Lewisa jest akceptorem elektronów – w tym przypadku przyjął on elektron z wiązania pomiędzy niklem i tlenem, co osłabiło pierścień i w efekcie spowodowało jego rozwiązanie.

Wprowadzenie opisanej reakcji do masowego użycia w przemyśle będzie wymagało doboru kwasu Lewisa. Dotychczas prowadzone prace z jednym z najsilniejszych kwasów Lewisa, zawierającym bor, wykazały, że jest on zbyt mocnym kwasem i zbyt silnie przyłącza się do pochodnych akrylu. Zatem teraz naukowcy będą prowadzić eksperymenty używając kolejno coraz słabszych kwasów.

(pj)