(PhysOrg.com) - O óxido de propileno é um importante produto químico a granel usado principalmente na produção de plásticos de poliuretano. Atualmente, o óxido de propileno é geralmente feito de propileno (propeno) em um processo que usa cloro como agente oxidante. Isso resulta em subprodutos indesejáveis, bem como em compostos orgânicos clorados tóxicos. As rotas alternativas existentes são geralmente complicadas e antieconômicas. O desenvolvimento de uma síntese de óxido de propileno ecologicamente correta com oxigênio como agente oxidante está no topo da lista de desejos.
Pesquisadores japoneses desenvolveram agora um novo catalisador que aproxima esse objetivo. Como os cientistas que trabalham com Masatake Haruta relatam no jornal Angewandte Chemie , o catalisador é baseado em aglomerados de ouro e um suporte especial contendo titânio.
Na oxidação de propileno (propeno, CH 3 -CH =CH 2 ) em óxido de propileno (óxido de propeno), um átomo de oxigênio é formalmente inserido na ligação dupla. Isso forma um anel contendo dois átomos de carbono e um átomo de oxigênio. O uso de oxigênio como agente oxidante não havia sido considerado antes porque a molécula de oxigênio (O 2 ) só pode ser dividido em átomos de oxigênio individuais com a entrada de uma grande quantidade de energia. Além disso, o propileno reage preferencialmente com o oxigênio atômico para formar acroleína e não o óxido de propileno desejado. Um catalisador adequado é avidamente procurado, e passou a ser visto como o “santo graal” da pesquisa catalisadora. Houve uma série de desenvolvimentos catalíticos que não foram totalmente satisfatórios.
Com base no trabalho anterior, Haruta e sua equipe conseguiram dar mais um passo. Seu novo catalisador consiste em aglomerados de ouro, que têm menos de 2 nm de tamanho, depositado sobre um suporte especial de silicalite contendo titânio. “É importante que o ouro utilizado não esteja na forma de nanopartículas, mas está em clusters, ”Enfatiza Haruta. Embora esses dois termos sejam frequentemente usados alternadamente na literatura, existem diferenças importantes. Clusters de ouro são explicitamente definidos, estruturas nanoscópicas estruturalmente uniformes, enquanto as nanopartículas de ouro são partículas com tamanho na faixa nanométrica que não têm tamanho nem estrutura uniforme.
“Nossos aglomerados de ouro são capazes de converter oxigênio e água em espécies de hidroperóxidos, que são transferidos para centros vizinhos de titânio, ”Explica Haruta. “As espécies de hidroperóxido de titânio resultantes (Ti-OOH) são os verdadeiros parceiros da reação para o propileno, que é convertido em óxido de propileno. ”
“Os rendimentos e seletividades que alcançamos até agora são inadequados para um processo industrial, ”Diz Haruta, "Contudo, nosso catalisador é outro marco importante no caminho para uma síntese ambientalmente correta para o óxido de propileno. ”
Mais Informações: Masatake Haruta, Epoxidação de propeno com dioxigênio catalisado por aglomerados de ouro, Angewandte Chemie International Edition 2009, 48, No. 42, 7862-7866, doi:10.1002 / anie.200903011
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