通过新一代催化剂的更清洁的化学合成途径

化学品和化学产品的合成和制造通常依赖于基于石油的原料。甚至氢气，通常被称为“清洁燃料”和许多化学反应中的重要组成部分，来自这些原料。然而，Mark Keane教授在海螺威特大学的研究正在开发出可替代可再生原料清洁化学生产的方法。为了实现这一目标，他正在设计和开发新一代催化剂，不仅为化学合成中的许多可能性开辟了许多可能性，而且还可以使用替代氢来源进行这种反应。

许多现代材料和化学物质都是从化石燃料开始的。从塑料到汽油，化石燃料，如原油和天然气，仍被广泛用于提取和合成我们日常生活中依赖的许多化合物。这样做的问题是显而易见的。化石燃料是有限资源，开采和加工化石燃料会对环境造成危害。潜在的燃料价格上涨可能会使提取化学物质的成本高得令人望而却步，而化学物质是许多合成过程的基本起始成分，如药品或聚合物材料的制造。

也许化石燃料中最令人惊讶的化合物之一就是氢。大多数氢气都是从天然气中产生的，这个过程需要很高的温度，同时也会产生二氧化碳。尽管作为水分子和碳氢化合物的一部分，氢分子(H₂由于大多数人从大气层中逃脱，地球上实际上非常罕见。

然而，氢是最重要的化学反应之一——氢化反应的关键成分。氢化反应是将氢分子加入到另一种化合物中，通常在催化剂的存在下进行。这些反应在工业合成中普遍存在;它们是如何将植物油加工成脂肪，如人造黄油，或制造用作燃料的石蜡和环烷的。

借助于无依赖于化石燃料的氢气生产的替代方法，海盗瓦特大学的教授Keane教授们一直发现改变氢化反应催化剂的方法。这是对这些反应中的氢气的需要减少或消除，发现新的氢气源的新方法具有更低的环境影响。

生物质原料
Keane教授特别感兴趣的一种反应是糠醛转化为糠醇。糠醛是衍生自生物质的分子，例如玉米杆菌和甘蔗，可以选择性地氢化，形成用于制造树脂，橡胶，粘合剂和用于药物合成的结构块的高度有价值的糠醇。还有许多化学衍生物具有许多在聚合物合成中的应用。

获得来自非石油源的这种结构块化学物质的能力是压制紧迫性，但糠醛氢化和加工的问题之一是使用非常环保的铜铬酸盐催化剂。Keane教授已经开发了一种替代方法，用于这种反应，利用特殊设计的催化剂，该催化剂不仅造成了更少的环境风险，而且降低了该过程中的氢使用。

无氢选择氢化
理想的催化剂是一种选择性地促进所需反应产物的形成，具有良好的效率和在催化材料发生降解之前最长的可能寿命的催化剂。在糠醛加氢反应中，金基催化剂对所要求的加氢产物具有很高的选择性，因而得到了一些成功的应用。

黄金催化剂的主要缺点是反应速率相对缓慢，因此这种催化剂的商业用途也涉及使用过量的加压氢以补偿这一点。高压气体的使用具有许多安全问题，并且以这种方式使用的氢比例大部分基本上浪费，因为它仍未反应。基切教授一直在设计所谓的“耦合催化剂”，该催化剂使用金属的组合，例如金和铜作为解决这个问题的解决方案。与专门的金催化剂相比，这些数量级增加了氢利用。

大多数氢气都是从天然气中产生的，这个过程需要很高的温度，同时也会产生二氧化碳

这些偶联催化剂如此有效的原因是因为它们将互补的氢化和存在的脱氢反应组合在存在的两种金属上。在金现场，发生正常的氢化反应，但在铜部位发生互补脱氢反应，以产生燃料所需的氢气所需的氢气。所需要的只是一种化学物质，可以作为互补反应的合适原料。

工业合成的未来
已经，Keane教授和他的团体已经能够成功地扩展这种方法，以开发新一代催化剂，以便在化学合成中产生与Myriad使用的胺和亚胺的其他重要反应。这种耦合反应不仅提供了大规模化学合成的更安全的途径，而且还可以更有效地使用氢气。最近，Keane教授还能够证明使用甲酸，许多生物遗料过程的副产物，作为这种反应的氢气来源。

基本基因科因教授的方法很容易扩展到大规模的连续流动化学，这是比常规生产单批的化学合成的更有效的方法。他未来的工作将继续涉及与行业的广泛合作，解决全球催化剂的化学综合问题，催化剂提供了远程清洁和更环保的化学合成的路线和我们对石油原料依赖的依赖。