(PhysOrg.com) -- L'ossido di propilene è un importante prodotto chimico sfuso utilizzato principalmente nella produzione di plastiche poliuretaniche. Attualmente, l'ossido di propilene è solitamente costituito da propilene (propene) in un processo che utilizza il cloro come agente ossidante. Ciò si traduce in sottoprodotti indesiderati e composti organici clorurati tossici. I percorsi alternativi esistenti sono per lo più complicati e antieconomici. Lo sviluppo di una sintesi ecologica dell'ossido di propilene con l'ossigeno come agente ossidante è in cima alla lista dei desideri.
I ricercatori giapponesi hanno ora sviluppato un nuovo catalizzatore che avvicina questo obiettivo. Come riportano gli scienziati che lavorano con Masatake Haruta sulla rivista Angewandte Chemie , il catalizzatore è a base di cluster d'oro e uno speciale supporto contenente titanio.
Nell'ossidazione del propilene (propene, CH 3 -CH=CH 2 ) all'ossido di propilene (ossido di propene), un atomo di ossigeno è formalmente inserito nel doppio legame. Questo forma un anello contenente due atomi di carbonio e un atomo di ossigeno. L'uso dell'ossigeno come agente ossidante non era stato considerato prima perché la molecola di ossigeno (O 2 ) può essere suddiviso solo in singoli atomi di ossigeno con l'apporto di una grande quantità di energia. Per di più, il propilene reagisce preferenzialmente con l'ossigeno atomico per formare acroleina e non l'ossido di propilene desiderato. Si cerca avidamente un catalizzatore adatto, ed è diventato il "santo graal" della ricerca sui catalizzatori. Ci sono stati un certo numero di sviluppi catalitici che non sono stati del tutto soddisfacenti.
Basandosi su lavori precedenti, Haruta e il suo team sono stati in grado di compiere un ulteriore passo avanti. Il loro nuovo catalizzatore è costituito da ammassi d'oro, di dimensioni inferiori a 2 nm, depositato su uno speciale supporto di silicalite contenente titanio. “È importante che l'oro utilizzato non sia sotto forma di nanoparticelle, ma è a grappoli, ” sottolinea Haruta. Sebbene questi due termini siano spesso usati in modo intercambiabile in letteratura, ci sono differenze importanti. I cluster d'oro sono definiti in modo esplicito, strutture nanoscopiche strutturalmente uniformi, mentre le nanoparticelle d'oro sono particelle con dimensioni nell'intervallo dei nanometri che non hanno né dimensioni né struttura uniformi.
“I nostri ammassi d'oro sono in grado di convertire ossigeno e acqua in specie di idroperossido, che vengono trasferiti sui centri di titanio vicini, ” spiega Haruta. “Le specie di idroperossido di titanio risultanti (Ti-OOH) sono i veri partner di reazione per il propilene, che viene convertito in ossido di propilene”.
“Le rese e le selettività che abbiamo ottenuto finora sono inadeguate per un processo industriale, "dice Haruta, "però, il nostro catalizzatore è un'altra importante pietra miliare sulla strada per una sintesi rispettosa dell'ambiente per l'ossido di propilene”.
Maggiori informazioni: Masatake Haruta, Epossidazione del propene con diossigeno catalizzato da cluster d'oro, Angewandte Chemie Edizione Internazionale 2009, 48, n. 42, 7862-7866, doi:10.1002/anie.200903011
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