前沿科技之使用過量的二氧化碳來廉價地生產丙烯酸酯

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據物理學家組織網3月21日報道，美國布朗大學和耶魯大學的研究人員展示了一種新的“啟動（激活）技術”，通過使用過量的二氧化碳來廉價地生產丙烯酸酯，可用于滌綸、紙尿布等各種日用化學品的生產中。該研究成果刊登在最新一期的《有機金屬化合物》（Organometallics）上。
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: C& r& M, B% X3 l- S+ D7 o; U丙烯酸酯可用于生產從滌綸織物到尿布等材料，化工企業通常采用原油衍生物丙烯來生產丙烯酸酯，而新研究可能會引領一種更便宜和可持續的丙烯酸酯生產工藝。
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自20世紀80年代，為降低丙烯酸酯的生產成本，研究人員一直在研究利用鎳和其他金屬作為催化劑，將二氧化碳和乙烯氣體合成丙烯酸酯。二氧化碳很容易獲得，而乙烯可以從生物質中提取，所以比丙烯便宜。

然而，一個障礙始終無法攻克。在形成丙烯酸酯分子前，二氧化碳和乙烯往往會形成一個由氧、鎳和三個碳原子構成的五元環前體分子。為了轉換成丙烯酸酯，該環需要被破解打開，形成一個碳—碳雙鍵。

布朗大學化學系助理教授韋斯利帶領的研究團隊在新研究中發現，一種被稱為路易斯酸類的化學物質，可以很容易地破開這個五元環，形成丙烯酸酯。路易斯酸基本上是電子受體，能“偷走”使鎳和環中氧之間連接成鍵的電子，由此削弱其聯接，打開了環。

韋斯利說：“我們原來設想，如果能找到一種化學方法來打開這個環，那么就能夠非常迅速地形成丙烯酸酯。”這個“啟動（激活）技術”，最終可被納入一個完整的催化過程以大規模地生產丙烯酸酯。

目前，該團隊需要調整使用路易斯酸的強度。他們在研究中使用的是酸度最強的硼酸，效果很好。但硼酸酸性太強了，在催化過程中不可重復使用。路易斯酸的強度是有一定范圍的，所以研究人員很有信心最終可以找到一個合適的。韋斯利說：“生產丙烯酸酯是個年約2億美元的行業，如果我們能找到一種方法使生產丙烯酸酯的成本更低的話，這個行業會對此有興趣的。”