A produção de 1-buteno via dimerização do etileno é um dos poucos processos industriais que emprega catálise homogênea devido a sua alta seletividade, apesar das grandes quantidades de ativadores e solventes necessários. Agora, um novo artigo da Universidade do País Basco (UPV / EHU), em colaboração com o grupo López do Instituto de Pesquisa Química da Catalunha (ICIQ) e RTI International, mostra uma alternativa mais sustentável por meio de estruturas metal-orgânicas (MOFs), uma família de materiais porosos formados por nós metálicos conectados por meio de ligantes orgânicos.

Os cientistas demonstram que MOFs sob medida sob regimes de condensação catalisam a dimerização do etileno em 1-buteno com alta seletividade e estabilidade na ausência de ativadores e solvente. A pesquisa, publicado em Nature Communications , abre novos caminhos para desenvolver catalisadores heterogêneos robustos para uma ampla variedade de reações em fase gasosa.

Os pesquisadores projetaram defeitos no MOF (Ru) HKUST-1 sem comprometer a estrutura do framework por meio de duas estratégias:uma abordagem de troca de ligante convencional durante a síntese de MOF, e uma abordagem térmica pós-sintética pioneira. Os pesquisadores então caracterizaram os defeitos, que se mostrou ser cataliticamente ativo para dimerização de etileno.

Graças aos recursos computacionais do Centro de Supercomputação de Barcelona (BSC), os pesquisadores foram capazes de simular sistemas MOF realistas para caracterizar os defeitos e calcular o mecanismo de reação. Eles descobriram que centros de metal insaturados induzidos por defeitos impulsionam a atividade, enquanto a natureza bimetálica do nó controla a seletividade. Depois de testar o desempenho catalítico do sistema, em seguida, eles melhoraram a reciclabilidade e robustez do catalisador por meio de uma condição crucial:condensação intrapore.

A produção de 1-buteno via dimerização do etileno ocorre em fase gasosa. Quando a reação acontece em baixa pressão do reagente, alguns sítios catalíticos são desativados devido à coordenação dos oligômeros. Mas à medida que a pressão aumenta, as moléculas do reagente podem condensar dentro dos poros do material. Tal efeito de concentração evita a desativação, aumentando assim a estabilidade do catalisador.

As próximas etapas do projeto envolveriam o uso de catalisadores MOF baseados em metais de transição de primeira linha, bem como a aplicação da nova estratégia de condensação intrapore a outras reações de fase gasosa.