Aktualności

Znaczenie etenolizy polega na jej niezwykłym potencjale: stanowi ona realną drogę do generowania cennych chemikaliów, jednocześnie zajmując się pilnym imperatywem zrównoważonego rozwoju.

Przykładowo, w wyniku reakcji powstają liniowe α-olefiny (LAO) i ester metylowy kwasu 9-decenowego (9-DAME). W ten sposób olej roślinny - którego globalna produkcja wyniesie około 208,8 mln ton metrycznych w 2021/22 r. - i oleje zwierzęce można przekształcić w polimery, specjalistyczne chemikalia i nowe związki.

Podczas gdy teoretyczne podstawy etenolizy są obecnie dobrze poznane, jej zastosowania przemysłowe pozostają w tyle. Etylen, kluczowy dla reakcji, ma tendencję do destabilizacji kompleksów rutenu, które są kluczowe dla katalizy. Niestabilność ta stanowiła poważne wyzwanie, sprawiając, że opłacalne zastosowania na dużą skalę były nieuchwytne.

W naszym laboratorium pracowaliśmy nad optymalizacją katalizatorów stosowanych w etenolizie. Cel zawsze był jasny: osiągnąć wyższą wydajność, szerszą kompatybilność z substratami i zwiększoną stabilność. Nasze badania koncentrowały się na katalizatorach metatezy rutenowej, zwłaszcza tych zintegrowanych z ligandami cyklicznymi (alkilo) (amino)karbenowymi (CAAC). Wprowadzając motyw spirocykliczny do szkieletu ligandu CAAC, nie tylko poprawiliśmy stabilność katalizatora, ale także znacznie zwiększyliśmy jego wydajność.

• W ujęciu ilościowym, nasze katalizatory osiągnęły oszałamiającą liczbę obrotów (TON) przekraczającą 900 000 i 700 000 przy obciążeniu katalizatora 0,5 ppm w reakcjach z estrami metylowymi kwasów tłuszczowych odpowiednio z wysokooleinowego oleju słonecznikowego (zawierającego 93,0% oleinianu metylu) i oleju rzepakowego (z 68,6% oleinianu metylu).
• W przypadku czystego oleinianu metylu TON przekracza 2 600 000 przy zaledwie 0,1 ppm obciążenia katalizatora.

Katalizatory te wykazały wyjątkową wydajność, otwierając drogę do zastosowań przemysłowych na dużą skalę. Ethenolysis ma ogromny potencjał dla zrównoważonych przypadków użycia, oferując ścieżkę do zmniejszenia zależności od paliw kopalnych. Ponadto, z ekonomicznego punktu widzenia, zoptymalizowana wydajność i stabilność reakcji może prowadzić do znacznych oszczędności kosztów w zastosowaniach przemysłowych, co czyni ją korzystną zarówno dla środowiska, jak i przemysłu.

Zespół naukowców Apeiron Synthesis pod kierownictwem Rafała Gawina dokonał znaczącego przełomu w inżynierii chemicznej, opracowując nowe rutenowe katalizatory metatezy olefin, które skutecznie hamują szlaki rozkładu, odkrycie, które ma zrewolucjonizować proces etenolizy. Szczegółowo opisane w badaniu "Inhibition of the Decomposition Pathways of Ruthenium Olefin Metathesis Catalysts: Development of Highly Efficient Catalysts for Ethenolysis", katalizatory te rozwiązują długotrwałe wyzwanie związane z szybkim rozkładem, tym samym znacznie zwiększając wydajność i trwałość.

R. Gawin, A. Tracz, P. Krajczy, A. Kozakiewicz-Piekarz, J. P. Martínez, B. Trzaskowski "Inhibition of the Decomposition Pathways of Ruthenium Olefin Metathesis Catalysts: Development of Highly Efficient Catalysts for Ethenolysis" J. Am. Chem. Soc., 145, 45, 25010–25021 (2023).