En un nuevo estudio publicado en ciencia , el profesor emérito de química de LSU, George Stanley, y otros investigadores de LSU del Departamento de Química y del Departamento de Ciencias Biológicas descubrieron un nuevo sistema catalítico de catalizador de hidroformilación de bisfosfina y cobalto catiónico que es altamente activo y extremadamente robusto.
Los catalizadores pueden verse como un paralelo de la piedra filosofal infame. No pueden cambiar un elemento a otro, pero pueden ayudar a transformar una sustancia química en otra, mientras permanecen sin cambios. El cobalto, un mineral común, hace bien en aceptarátomos de otras moléculas y formando moléculas complejas.
Los investigadores que trabajan en el estudio junto con Stanley incluyen al profesor asistente de ciencias biológicas David Vinyard y los estudiantes de posgrado de química Drew Hood y Ryan Johnson. Los investigadores de ExxonMobil Chemical Company también contribuyeron al proyecto.
La mayoría de las industrias, alrededor del 75 por ciento, eligen usar catalizadores a base de rodio debido a las tecnologías de baja presión y las instalaciones más baratas de construir, pero Stanley dijo que no solo los catalizadores a base de cobalto pueden hacer más, y mejorversiones - de ciertos productos aldehídos, pero el precio del rodio es excesivo en comparación.
"Un catalizador catiónico de bifosfina de cobalto es solo unas 20 veces más lento que los mejores catalizadores de rodio", dijo, "a pesar de ser 10,000 veces menos costoso". Hoy, el precio del rodio ha cerrado a $ 9,800 la onza, mientras que el cobalto haha sido estable alrededor de solo 90 centavos por onza.
Solo Louisiana tiene tres grandes plantas químicas de hidroformilación: la instalación ExxonMobil en Baton Rouge que usa la tecnología de catalizador de cobalto a alta presión; la planta Shell en Geismar que usa el sistema de catalizador de cobalto modificado con fosfina a presión media; y el Dowplanta química en Taft que utiliza catalizadores de rodio modificados con fosfina de baja presión.
explicó que "alrededor del 25 por ciento de los productos producidos por hidroformilación requieren tecnologías de cobalto o rodio a alta presión", explicó. "Esta nueva tecnología catiónica de bifosfina de cobalto ofrece un catalizador mucho más eficiente energéticamente que puede operar a presiones medias para estas reacciones".
La hidroformilación, u oxo, es la reacción catalítica que convierte alquenos, monóxido de carbono e hidrógeno en productos orgánicos más complejos, como plastificantes, una sustancia añadida para producir flexibilidad y reducir la fragilidad, y detergentes de limpieza.
Aunque el nuevo catalizador de cobalto del grupo tiene baja selectividad para el producto de aldehído lineal generalmente deseado para alquenos simples, Stanley dijo que tiene una excelente actividad y selectividad para alquenos ramificados internos que son difíciles de hidroformilar.
Por ejemplo, los investigadores están descubriendo que los detergentes de lavado tienen menos probabilidades de disolverse en agua fría debido a su linealidad, un rasgo que se encuentra en los catalizadores de rodio. Los catalizadores de cobalto pueden formar moléculas de detergente con más "ramas" que pueden reaccionar a la grasa y al aguade una manera más eficiente
Stanley dijo que este es el primer descubrimiento importante en hidroformilación en al menos 50 años.
"Lo que más me emociona es tener un descubrimiento que podría tener aplicaciones prácticas de la vida real", dijo. "Proponer un catalizador que sea muy eficiente en energía, muy verde, que en realidad se pueda utilizar en general ...escala, lado industrial de las cosas es el sueño de todo químico "
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Louisiana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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