二氧化碳生产日化品技术获突破

据物理学家组织网3月21日报道，美国布朗大学和耶鲁大学的研究人员展示了一种新的“启动（激活）技术”，通过使用过量的二氧化碳来廉价地生产丙烯酸酯，可用于涤纶、纸尿布等各种日用化学品的生产中。该研究成果刊登在最新一期的《有机金属化合物》（Organometallics）上。

 

丙烯酸酯可用于生产从涤纶织物到尿布等材料，化工企业通常采用原油衍生物丙烯来生产丙烯酸酯，而新研究可能会引领一种更便宜和可持续的丙烯酸酯生产工艺。

 

自20世纪80年代，为降低丙烯酸酯的生产成本，研究人员一直在研究利用镍和其他金属作为催化剂，将二氧化碳和乙烯气体合成丙烯酸酯。二氧化碳很容易获得，而乙烯可以从生物质中提取，所以比丙烯便宜。

 

然而，一个障碍始终无法攻克。在形成丙烯酸酯分子前，二氧化碳和乙烯往往会形成一个由氧、镍和三个碳原子构成的五元环前体分子。为了转换成丙烯酸酯，该环需要被破解打开，形成一个碳—碳双键。

 

布朗大学化学系助理教授韦斯利带领的研究团队在新研究中发现，一种被称为路易斯酸类的化学物质，可以很容易地破开这个五元环，形成丙烯酸酯。路易斯酸基本上是电子受体，能“偷走”使镍和环中氧之间连接成键的电子，由此削弱其联接，打开了环。

 

韦斯利说：“我们原来设想，如果能找到一种化学方法来打开这个环，那么就能够非常迅速地形成丙烯酸酯。”这个“启动（激活）技术”，最终可被纳入一个完整的催化过程以大规模地生产丙烯酸酯。

 

目前，该团队需要调整使用路易斯酸的强度。他们在研究中使用的是酸度最强的硼酸，效果很好。但硼酸酸性太强了，在催化过程中不可重复使用。路易斯酸的强度是有一定范围的，所以研究人员很有信心最终可以找到一个合适的。韦斯利说：“生产丙烯酸酯是个年约2亿美元的行业，如果我们能找到一种方法使生产丙烯酸酯的成本更低的话，这个行业会对此有兴趣的。”