Новости химической науки > «Диагональный» способ конверсии диоксида углерода

Химики из Франции разработали новый способ конверсии диоксида углерода в полезные для химического синтеза строительные блоки. Работа является частью предпринимаемых химиками всего мира попыток разработать способы химической переработки огромных количеств CO₂, которые, в принципе, могут быть отобраны при очистке выбросов топливных электростанций и других производств.

К настоящему времени изучено два типа химической переработки CO₂. «Вертикальный» представляет собой восстановление CO₂ до таких соединений, как муравьиная кислота или метанол, в то время, как «горизонтальная» переработка CO₂ представляет функционализацию углерода и образование новых связей C-O и C-N.

Формамиды представляют собой полезное химическое сырье. (Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2011, DOI: 10.1002/anie.201105516)

Новый подход, который был разработан в группе Тибо Канта (Thibault Cantat) из Комиссии Франции по Альтернативной и Ядерной Энергии скомбинировал оба эти подхода, создав «диагональный» подход, который заключается в одновременном одностадийном восстановлении и функционализации CO₂, в результате чего получаются формамиды с различной структурой.

Канта отмечает, что исследователи пытались подобрать катализатор, который одновременно смог бы обеспечить образование новых химических связей и восстановление углерода. Для реакционной системы, восстановителем в которой являлся силан, а функционализирующей добавкой – амин таким катализатором оказалось основание 1,5,7-триазабицикло[4.4.0]дец-5-ен (TBD).

Исследователи предполагают следующий механизм – CO₂ реагирует с амином, образуя карбамат, который затем стабилизируется катализатором TBD, после чего комплекс катализатор-карбамат взаимодействует с силаном, и происходит восстановление углерода. Реализация такого каталитического процесса позволяет получить формамид, полезное исходное соединение для ряда химических синтезов, которое обычно получают из нефтехимического сырья. Одним из преимуществ новой системы, по словам Канта, является то, что она обходится без катализаторов на основе переходных металлов, ключом же для ее практического применения может стать экологически безопасный источник энергии для регенерации силана.

Питер Стиринг (Peter Styring), специалист по рециклизации диоксида углерода из Университета Шеффилда отмечает, что поиск систем улавливания и утилизации CO₂ в настоящее время развивается достаточно динамично, хотя и существует достаточное количество скептиков, заявляющих, что реконвенрсия CO₂ сложна и неоправданно затратна с точки зрения энергии, требующейся для реализации этих процессов. Тем не менее, по словам Стиринга, рано или поздно человечеству придется использовать и такие источники углерода, как CO₂, а диагональная конверсия диоксида углерода, разработанная в группе Канта, является одним из важных шагов в решении способов переработки CO₂.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2011, DOI: 10.1002/anie.201105516

метки статьи: #вопросы экологии, #кинетика и катализ, #химическая технология