p Resumo gráfico do papel. Crédito: Catálise ACS
p Pesquisadores da University of Electro-Communications, Tóquio relatou uma plataforma catalítica de sítio único com alta seletividade para a síntese de fenol em uma única etapa em um artigo publicado em
Catálise ACS . p O processo cumeno é um processo industrial de três etapas de uso intensivo de energia (uma das etapas é explosivo) usado para produzir fenol (C
6 H
5 OH), um produto químico usado como precursor de muitos materiais industrialmente importantes, incluindo polímeros, drogas e herbicidas. Seria altamente desejável encontrar uma maneira eficiente e menos prejudicial ao meio ambiente de produzir fenol, e a melhor opção seria sintetizá-lo diretamente a partir do benzeno, O
2 e n
2 O em um processo catalítico de etapa única. Idealmente, esta seria uma reação de fluxo de fase gasosa em um catalisador sólido, o que tornaria a reação eficiente e resultaria em consumo reduzido de recursos e produtos fáceis de separar.
p Yasuhiro Iwasawa e colegas da Universidade de Eletrocomunicações, Tóquio, relataram a oxidação seletiva do benzeno a fenol usando grandes metais alcalinos como sítios ativos incorporados nos poros da zeólita. Seus resultados desafiam a sabedoria convencional sobre processos catalíticos, pelo qual íons de metais alcalinos e alcalinos não podem ativar o benzeno, O
2 e n
2 O quando eles absorvem separadamente. As reações, que foram caracterizados usando uma combinação de técnicas de síncrotron, exibem conversão e seletividade muito altas, em particular para íons Rb e Cs adsorvidos em um tipo de zeólito denominado β-zeólito.
p Dois caminhos de reação foram estudados:no primeiro, benzeno reage com N
2 O, no segundo, com O
2 na presença de NH
3 . Cálculos da teoria funcional da densidade foram usados para entender o mecanismo subjacente a ambas as reações catalíticas. No primeiro caso, a reação começa com a adsorção de benzeno e N
2 O; na próxima etapa, a ligação O-N em N
2 O dissocia, uma ligação O-C se forma no benzeno e o átomo H ligado ao átomo C se move para o O, de modo que o fenol é formado e o N2 é dessorvido. Na segunda reação, que tem um desempenho menos marcante do que o primeiro, benzeno, O
2 e NH
3 co-adsorver; a dissociação de O
2 é ativado por NH
3 e, como no caso anterior, uma ligação O-C é formada no benzeno, e o átomo H no átomo C migra para o átomo O, formando fenol. Como a reação acontece em um único local de íon, uma grande plataforma de reação é necessária, o que explica porque Cs e Rb, que ambos têm grandes diâmetros, funcionam melhor do que outros íons de metais alcalinos e alcalinos. A regulação de seu confinamento e estrutura de coordenação local pela estrutura de poros β-zeólita também desempenha um papel importante.
p Os autores otimizaram a fabricação do catalisador e as condições de reação, modificar os precursores de metal, fontes de zeólitas e temperatura de reação para tentar alcançar um desempenho bom o suficiente para tornar o processo atraente para aplicações industriais.
p Mais importante, as barreiras de ativação são suficientemente pequenas para que as reações possam ocorrer em baixa temperatura. Como os autores concluem, "os resultados atuais apresentam uma nova abordagem para projetar catálise de ativação seletiva de C-H eficiente sob condições moderadas."
