Homojen katalizörün geri kazanılması kolaylaştırıldı

Bir kimyasal tepkimenin sonunda homojen katalizörlerin geri kazanılması, katalizörler ile ürünlerin aynı fazda olması nedeniyle zor olabilmekteydi. Ancak Kanada'dan bilim adamları, şu andaki katalizör geri kazanma sistemlerini etkileyecek düşük tepkime hızlarından dolayı zorlanmayan bir yol geliştirdi.
 
Şu anda, kullanılan katalizör geri kazanım sistemleri sulu/organik karışımlara dayanıyor. Katalizör sulu fazda çözülüyor ve reaktifler de organik fazda bulunuyor. Buradaki sorun ise, katalizör ile reaktifler yalnızca bunların arasındaki arayüzde birleşebildiği için tepkime yavaş oluyor.
 
 
Monofazik hidroformilleme ve değişebilir su ve tert-butanolden oluşan sıvı karışımında bifazik ayırma
 
Philip Jessop ve Ontario'daki Queen's University'deki meslektaşları, hızlı bir tepkime için tek faz içeren bir çözücü sisteminden hızlı ve kolay bir ayırma yapmak için iki fazlı bir sisteme dönüşen bir yöntem buldu. Araştırma ekibi, geliştirdiği sistemi homojen katalitik bir tepkime üzerinde denedi. Öncelikle, tepkimeyi tek fazlı dönüştürülebilir su/organik çözücü karışımında gerçekleştirdi ve suyun özelliklerini iki faz içerecek şekilde değiştirdi, böylece biri ürünü, diğeri de katalizörü tutmuş oldu. Jessop'un grubundan Sean Mercer, “Değişebilir su, CO2 ile değiştirilebilir bir çözücüdür – fiziksel özellikleri CO2 ilave ederek veya çıkararak değiştirilebilir” diyor.

Değiştirilebilir sulu çözücü karışımı içinde su ve üçüncül amin bazı bulunuyor, böylece su, tuzlardan arınmış oluyor. CO2 ilave edildiğinde tuzlar oluşuyor (karbonik asit suda oluşuyor ve amin bazını protonluyor, böylece yüklü türler veya tuzlar meydana geliyor) ve organik çözücüden dışarı çıkmak istiyor. Ürün organik çözücüye geçtiği için, sulu fazda kalan katalizördena ayrılabiliyor. Ortamı ısıtarak veya hava geçirerek CO2'yi uzaklaştırdığımızda yüklü türler ilk andaki yüksüz hallerine dönüyor ve suyu bir kere daha tuz içermeyen haline çeviriyor. Mercer şöyle devam ediyor: “Taze reaktifler ve organik çözücü ilave edilebilir ve tepkime tekrar tekrar yürütülebilir”.

Birleşik Krallık'taki StAndrews Üniversitesi'nde homojen kataliz üzerine uzman olarak çalışan David Cole-Hamilton, konu hakkında şöyle diyor: “Diğerleri bunu birazcık daha farklı bir yolla yaptı, doğası gereği hidrofobik olan katalizör CO2 geçirerek suya karışıyor, ancak Jessop'un 'değişebilir su' yaklaşımında avantajı basit suda çözünür ligandları kullanabilmesi; önceki ligand değiştirme yönteminde yapılması zor, özel tasarlanmış ligandların kullanılması gerekiyor”. Ancak, yeni yöntemin hâlâ sorunları olduğunu söyleyen Cole-Hamilton, bunlar içinde çok sayıda çevrimden sonra dönüşümde bir düşme olmasını belirtiyor, ona göre bunun düzeltilmesi için reaktör ve geri kazanım sisteminin tasarımının iyileştirilmesi ve havanın ortamdan daha sıkı şekilde alınması gerekiyor.

Mercer, katalizi son derece bazik bir ortamda gerçekleştirdikleri için bazı tepkimelerin yapılamayacağını söylüyor. Şöyle ekliyor: “Bu çözücü sistemini kullanarak gerçekleştirilebilecek tepkime sayısını da artırmamız gerekiyor, çünkü biz sadece alkenlerin aldehitlere hidroformillenmesini gerçekleştirdik”.

İkinci bir konu da, bazen değerli metal katalizörümüzün organik faza geçtiğini görmemiz, bu sebeple proseste bir miktar metal de kayboluyor”. “Yakın gelecekte, organik faza geçme eğilimi daha az olan katalizörler bulmamız veya kayıpların önemli olmayacağı kadar ucuz metallere geçmemiz gerekecek”

Aktaran: Elinor Richards

Kaynaklar

http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2012/April/easy-homogeneous-catalyst-recovery.asp

S M Mercer et alCatal. Sci. Technol., 2012, DOI: 10.1039/c2cy20095c

Kategoriler

+ Yorum bulunmuyor

Yorum yap