Katalizatory rutenowe dla zielonej technologii

Mechanizm katalizowanej reakcji jest najczęściej skomplikowany, a sama kataliza jest procesem wieloetapowym. Każda reakcja chemiczna wymaga użycia unikatowego katalizatora. Badacze dążą do otrzymania jak najbardziej stabilnej substancji, zdolnej do możliwie najdłuższego katalizowania wybranej reakcji.

"Najważniejszym parametrem charakteryzującym katalizator jest liczba obrotów, zwanych też cyklami katalitycznymi, czyli liczba cząsteczek substratu, która zostaje przekształcona przez katalizator w produkt, zanim ten ulegnie dezaktywacji. Im ta liczba jest większa, tym katalizator jest wydajniejszy" – tłumaczy prof. prof. Bartosz Trzaskowski z Centrum Nowych Technologii UW, który wraz z dr. Juanem Pablem Martinezem z tej samej jednostki jest współautorem publikacji w czasopiśmie naukowym „Journal of the American Chemical Society”.

Jak poinformował Uniwersytet Warszawski, nowa klasa katalizatorów rutenowych wykazała znakomite właściwości w kontekście katalizowania reakcji etenolizy. Etenoliza jest wydajnym sposobem na otrzymywanie z olei roślinnych związków uzyskiwanych zwyczajowo w przetwórstwie ropy naftowej. Są one niezbędne do syntezy wybranych paliw, smarów, parafin czy surfaktantów.

"W modelowych reakcjach etenolizy związki te przy bardzo niskich stężeniach – ponad milion razy niższych od stężenia substratów – wykazywały powyżej 2,5 mln. To kilkukrotnie więcej w porównaniu do dotychczas znanych katalizatorów etenolizy. W konkretnych zastosowaniach, tzn. w etenolizie estrów metylowych otrzymanych z oleju słonecznikowego oraz rzepakowego, które są tanie i dostępne w skali przemysłowej, przy podobnie niskich stężeniach katalizatora uzyskano imponującą liczbę obrotów wynoszącą około miliona" – wyjaśnia dr Juan Pablo Martinez.

Pierwszym autorem publikacji jest Rafał Gawin z Apeiron Synthesis we Wrocławiu, współautorami są Andrzej Tracz i Patryk Krajczy z tej spółki oraz Anna Kozakiewicz-Piekarz z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, a także badacze cytowani na stronie UW https://www.uw.edu.pl/katalizatory-rutenowe-nowej-klasy/ naukowcy z Centrum Nowych Technologii UW.

W procesie etenolizy wewnętrzne olefiny (związki z co najmniej jednym podwójnym wiązaniem węgla) są degradowane przy użyciu etylenu jako odczynnika. Etenoliza jest szczególnym przypadkiem metatezy – w 2005 roku podczas wręczania Nagrody Nobla Królewska Akademia Nauk (Royal Academy of Sciences) nazwała ją „nową zieloną technologią”. Jest ona podstawową strategią syntezy wiązania pomiędzy atomami węgla. Metoda ta umożliwia wybiórcze zastępowanie atomów między dwiema cząsteczkami. W ten sposób chemicy syntezują układy o pożądanych właściwościach.

Kataliza przyspiesza reakcje chemiczne. Katalizator nie ulega trwałym przekształceniom, lecz tworzy z innymi substratami reakcji związki lub kompleksy przejściowe. Reakcje kataliczne są stosowane w przyjaznej dla środowiska zielonej chemii – zmniejszają ilość odpadów, oszczędzając czas i energię. Produkcja większości ważnych substancji chemicznych w dużej skali odbywa się za pomocą reakcji katalitycznych.

Nauka w Polsce

kol/ agt/