Yürüyen Katalizör Karbon Dioksiti Gösteriyor | İnovatif Kimya Dergisi
Arıtılmamış hidrokarbonlar ve karbon dioksit, göç eden bir nikel katalizörü yardımıyla özel yağ asitlerine dönüştürülür.
Yüksek düzeyde seçicilik gösteren yağ asitleri yapabilmek için sera gazı karbon dioksitini alıp hidrokarbonla birleştirebilen bir katalitik süreç geliştirilmiştir. Bu yaklaşım, değerli kimyasalların sentezinde hammadde olarak karbon dioksit kullanmak için bir platform sunmakla kalmayıp aynı zamanda petrol türevli hammaddelerin daha önce rafine edilmeden kullanılmasını da sağlamaktadır.
Yağ asitleri -plastik, gıda ve ilaç üretimi için kullanılır- bir karboksil grubu içeren uzun zincirli organik bileşiklerdir. Bitki ve hayvan kaynaklı lipidlerin parçalanmasıyla elde edilmektedirler. Ancak ürünler, pratik endüstriyel kullanımdan önce saflaştırılması gereken farklı zincir uzunluklarının karmaşık karışımlarıdır. Spesifik yağ asitleri üretmek için günümüzde kullanılan yöntemlerin bir kısmı, yalnızca bir alken izomer, değerli metal katalizörleri ve tehlikeli reaktifler kullanmak zorunda kalmak gibi bir dizi dezavantaja sahiptirler; bunların hepsi de üretim maliyetini arttırmaktadır.
Rubén Martín ve Katalonya’daki Kimyasal Araştırmalar Enstitüsü’ndeki meslektaşları, polimerizasyonda kullanılan bir reaksiyondan esinlenerek, bir hidrokarbon zinciri boyunca ‘yürüyebilir’ ve belirli reaksiyon bölgelerine karbon dioksit ekleyebilecekleri ucuz bir nikel katalizörü tasarlamışlardır. İşlem, alkil bromürler üretmek üzere doymamış hidrokarbonların hidrobromik aside maruz bırakılmasıyla başlamaktadır. Daha sonra yeni katalizör karbon-nikel bağına sahip bir ara madde oluşturmak için kendisini hidrokarbon zincirine bağlamaktadır. Büyük kompleks bitişik gruplarla etkileşime girerek ara maddeyi istikrarsızlaştırmaktadır. Bu etkileşimlerden arınmış bir konum bulana kadar zinciri boyunca nikel atomu “yürümektedir”. Karbon dioksit daha sonra karbon-nikel bağıyla reaksiyona girerek belirli bir yağ asidi üretmektedir. Araştırmacılar, sıcaklığı değiştirerek karbon dioksidin hem alkenlere hem de alkanlara yerleştirildiği konumu düzeltebileceklerini keşfetmişlerdir. Martin şu şekilde açıklama yapmıştır: “Diğer yağ asidi sentezlerinin aksine, konum seçiciliği, reaksiyon koşullarının dikkatli bir şekilde ile değiştirilebilir ve öngörülebilir şekilde kontrol edilebilir. Sıcaklığı arttırdığımızda zincir yürüyüşünün oranı artar. Bu, en istikrarlı ürünle sonuçlanan konumu etkinleştirmemizi sağlar.”
ABD, Rice Üniversitesi’nde bir Sentetik Organik Kimyageri olan James Tour, yeni prosedürün çeşitli avantajlar sağladığını kabul etmektedir ve bu konuda şunları söylemiştir: “Bu, farmasötik formülasyonlarda olduğu gibi yüksek fiyatlı uygulamalar için ihtiyaç duyduğunuz belirli yağ asitlerini yapmak için güçlü bir tekniktir. Bunun en güzel yönlerinden biri, size tek numaralı yağ asitleri verebilmesidir. Yapılması zor ve yüksek maliyetlidir.” Bununla birlikte, bu sürecin tüketim için yağlı asitlerin oluşumu ile rekabet etmek üzere tasarlanmadığını da eklemektedir. “Bu özel olanlar içindir.”