اكسيداسيون هيدروكربن‌ها توسط كاتاليست‌هاي نانو بلوري طلا
اكسيداسيون هيدروكربن‌ها توسط كاتاليست‌هاي نانو بلوري طلا
پژوهشگران از دانشگاه‌هاي آمريكا و انگليس براي اولين بار از نانوبلور‌هاي طلا به عنوان كاتاليست در اكسيداسيون آلكن‌ها توسط مولكول اكسيژن استفاده كردند.
اكسيداسيون هيدروكربن‌ها سبب توليد تعداد زيادي از موادي مي‌شوند كه پايه محصولاتي چون پلاستيك‌ها، شوينده‌ها، رنگ‌ها، مواد آرايشي، مواد شيميايي كشاورزي و داروها مي‌باشند، اما در اين فرآيند ترجيحاً از كلر يا از پراكسيدهاي آلي به عنوان يك ماده اكسيدكننده استفاده مي‌شود، همچنين اين فرآيند يا بسيار گران بوده و يا محصولات جانبي سمي بوجود مي‌آورد.
هم اكنون محققاني از دانشگاه Cardiff و مركز Johnson Matthey Catalysts در انگليس و دانشگاه Lehigh آمريكا، از نانوبلور‌هاي طلا به عنوان كاتاليست در اكسيداسيون آلكن‌ها توسط مولكول اكسيژن استفاده كرده‌اند. اين واكنش نيازي به حلال نداشته و در دماي 80-60 درجه سانتي‌گراد و تحت فشار اتمسفري صورت مي‌گيرد.
Graham Hutchings از دانشگاه Cardiff گفت: «ما قادريم به صورت گزينش‌پذير بعضي از آلكن‌ها را تحت شرايط ملايم بدون افزودن حلال و با استفاه از اكسيژن، به اپوكسيدها اكسيد كنيم. قبل از اين يا از اكسيژن سمي به صورت استوكيومتري استفاده مي‌شد و يا مواد گراني مانند هيدرژن به عنوان كاهنده به كار گرفته مي‌شدند. ولي اين فرآيند در توليد اپوكسيدها، كه از جمله مواد شيميايي واسطه و با ارزش مي‌باشند، روشي عاري از هر گونه آلودگي مي‌باشد.»
كاتاليست طلا كه روي پايه كربن قرار مي‌گيرد، شامل نانوبلور‌هاي طلا با اندازه 50 -5 نانومتر و ميانگين قطر حدود 25 نانومتر مي‌باشد.
كاتاليست يك درصد طلا بر پايه كربن با اكسيداسيون سيكلوهگزن توسط اكسيژن‌هاي مولكولي، قادر است محصولاتي مانند 2-سيكلوهگزان-1-اول و 2-سيكلوهگزان-1-اون را توليد كند. دانشمندان بر اين باورند كه اين واكنش با اكسيداسيون مستقيم پيوند دو گانه كربن- كربن انجام مي‌شود.
Hutchings گفت: «چالش اصلي اين واكنش فقط توليد دي‌اكسيدكربن نمي‌باشد بلكه مي‌بايست گزينش‌پذيري مناسب نيز به دست آيد.»
اين تيم تحقيقاتي همچنين استفاده از حلال‌هاي غيرقطبي را براي اكسيداسيون آلكن‌ها در تركيب با يك آغازگر مانند هيدرژن پراكسيد يا ترسيوبوتيل‌هيدروپراكسيد مورد بررسي قرار دادند.
گزينش‌پذيري حاصل از اين واكنش‌ها براي محصولات C6 برابر 80-60 درصد و بازده واكنش برابر 30-10 درصد مي‌باشد.
توزيع و پراكندگي محصولات C6 به حلال بستگي دارد؛ حلال 1و2و3و5- تترامتيل بنزن باعث بالاترين گزينش‌پذيري يعني50 درصد براي اكسيد سيكلوهگزن شد. همچنين استفاده كمتر از كاتاليست طلا مقدار بازده محصول اكسيد سيكلوهگزن را كاهش مي‌دهد.
بر طبق اين يافته‌ها تنظيم كاتاليست‌هاي با انتخاب صحيح شرايط واكنش، امكان‌پذير مي‌باشند. اين تيم تحقيقاتي همچنين كشف كردند كه با تغيير شرايط و كاتاليست مي‌توانند بدون استفاده از حلال به اكسيداسيون انتخابي سيس- سيكلواُكتن دست يابند.
اين محققان براي اكسيداسيون آلكن‌هاي استايرن و سيس- استيلبن از كاتاليست نانوبلوري طلا استفاده كردند. اين كاتاليست همچنين در اكسيداسيون آلكان‌ها بكار مي‌رود و سيكلوهگزان را به سيكلوهگزانون و سيكلوهگزانول تبديل مي‌كند.
با تغيير كاتاليست طلا توسط بيسموت، گزينش‌پذيري كاتاليست براي محصولات اكسيداسيون C6 افزايش مي‌يابد. آزمايشات اوليه نيز نشان داده‌اند كه قلع، آنتيموان و سرب مي‌توانند فعاليت كاتاليستي را افزايش دهند.
Hutchings گفت: «طلا ماده كاتاليستي استثنايي در مقياس نانو بوده كه پيش‌بيني مي‌كنيم اين كاتاليست‌هاي طلا نقش ارزنده‌اي را در صنايع شيميائي در آينده‌اي نزديك ايفا خواهند كرد.
ما هم‌اكنون به شدت در حال كار بر روي اكسيداسيون گزينش‌پذير گستره وسيعي از مواد اوليه مي‌باشيم و به ويژه توجه زيادي به اكسيداسيون گزينش‌پذير هيدرژن به پراكسيدهيدرژن كرده‌ايم.»
________________________
