用于合成酯的可重复使用的催化剂

来自RUDN大学的化学家开发了一种硅酸盐催化剂，用于生产酯类调味剂，增塑剂和生物燃料成分。与现有催化剂不同，新材料可以再次活化并重复使用。结果发表在Microporous and Mesoporous Materials期刊上。

催化剂不会在化学反应过程中消耗，但在某些情况下难以将它们与合成废物分离并重复使用。例如，无机酸催化剂用于酯化，即从有机酸和醇中获得酯。在这种情况下，必须纯化反应的最终产物并将废物与催化剂一起处理，因为将它们分离以便再利用比获得新的更昂贵。

一种有希望的解决方案是基于沉积在多孔载体基底上的锡离子的固体催化剂。其“活性中心”位于其表面上：发生化学转化的离子，例如醚的形成。然而，在使用这些材料期间，锡离子被“洗掉”，并且它们失去活性。此外，除了离子之外，在催化剂的制造过程中还形成许多无用的氧化锡。

RUDN大学化学家Rafael Luque开发了一种新的催化剂生产方法，该方法可以生成多孔硅酸盐基质，其中“嵌入”锡离子(Sn 4 +)通过强化学键结合在一起。

“它允许设计用于酸催化过程的高活性和选择性Sn基材料 - 不仅用于乙酰丙酸酯化 - 也可以重复使用，在中等温度和压力下高度稳定，”Luque说。

虽然现有的制造这种催化剂的方法涉及将锡应用于最终的二氧化硅多孔基质，但Luque教授“从零开始”形成催化剂。在他的实验中的二氧化硅衬底是在锡的存在下由前体(四乙氧基硅烷)形成的，由此锡离子嵌入在衬底的化学结构中。

使用XPS(X射线光电子光谱法)对基板的研究表明，在催化剂中确实形成了氧化硅和锡(Si-O-Sn)的化学键。

1克催化剂的表面积很大 - 它是600平方米。由于化学反应发生在催化剂表面上，其表面积越大，活性越高。基于硅基质的大多数催化剂具有两到三倍的有用面积：约200-300平方米/克。

化学家测试了新催化剂在乙酰丙酸酯合成中的活性。乙酰丙酸是碳水化合物如葡萄糖和淀粉加工的产物。当与醇相互作用时，它形成酯，其可用作调味剂，增塑剂和生物燃料的组分。结果表明，新催化剂可以获得乙酰丙酸的酯，最大产物收率为44-99% - 该数字对应于最常用催化剂的效率。

此外，测试催化剂的可重复使用性 - 实验表明，在五次再生后其活性没有降低。

“原则上，催化剂的使用可以扩展到其它酸催化反应，包括异构化，醚化等，用于生产精细化学品工业(调味剂，添味剂，药物)甚至石油化学工业中感兴趣的化合物。与其他先前实施的方法相比，所提出的方法的优点包括简单，相对便宜的催化剂性质，可重复使用性和稳定性以及多功能性，“Luque指出。

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