(PhysOrg.com) -- L'oxyde de propylène est un produit chimique en vrac important qui est principalement utilisé dans la production de plastiques polyuréthane. Actuellement, L'oxyde de propylène est généralement fabriqué à partir de propylène (propène) dans un processus qui utilise le chlore comme agent oxydant. Il en résulte des sous-produits indésirables ainsi que des composés organiques chlorés toxiques. Les itinéraires alternatifs existants sont pour la plupart compliqués et peu économiques. Le développement d'une synthèse d'oxyde de propylène respectueuse de l'environnement avec de l'oxygène comme agent oxydant figure en bonne place sur la liste des souhaits.

Des chercheurs japonais ont maintenant développé un nouveau catalyseur qui rapproche cet objectif. Comme le rapportent les scientifiques travaillant avec Masatake Haruta dans le journal Angewandte Chemie , le catalyseur est basé sur des amas d'or et un support spécial contenant du titane.

Dans l'oxydation du propylène (propène, CH 3 -CH=CH 2 ) à l'oxyde de propylène (oxyde de propène), un atome d'oxygène est formellement inséré dans la double liaison. Cela forme un cycle contenant deux atomes de carbone et un atome d'oxygène. L'utilisation de l'oxygène comme agent oxydant n'avait pas été envisagée auparavant car la molécule d'oxygène (O 2 ) ne peut être divisé en atomes d'oxygène individuels qu'avec l'apport d'une grande quantité d'énergie. Par ailleurs, le propylène réagit préférentiellement avec l'oxygène atomique pour former de l'acroléine et non l'oxyde de propylène souhaité. Un catalyseur approprié est ardemment recherché, et est devenu le « Saint Graal » de la recherche sur les catalyseurs. Il y a eu un certain nombre de développements catalytiques qui n'ont pas été tout à fait satisfaisants.

En s'appuyant sur des travaux antérieurs, Haruta et son équipe ont pu franchir une nouvelle étape. Leur nouveau catalyseur est constitué de clusters d'or, dont la taille est inférieure à 2 nm, déposé sur un support spécial en silicalite contenant du titane. « Il est important que l'or utilisé ne soit pas sous forme de nanoparticules, mais est en grappes, », souligne Haruta. Bien que ces deux termes soient souvent utilisés de manière interchangeable dans la littérature, il y a des différences importantes. Les clusters d'or sont explicitement définis, structures nanoscopiques structurellement uniformes, tandis que les nanoparticules d'or sont des particules de taille nanométrique qui n'ont ni taille ni structure uniformes.

"Nos grappes d'or sont capables de convertir l'oxygène et l'eau en espèces d'hydroperoxyde, qui sont transférés sur des centres de titane voisins, », explique Haruta. « Les espèces d'hydroperoxyde de titane résultantes (Ti-OOH) sont les partenaires de réaction réels pour le propylène, qui est converti en oxyde de propylène.

« Les rendements et les sélectivités que nous avons obtenus jusqu'à présent sont insuffisants pour un procédé industriel, " dit Haruta, "toutefois, notre catalyseur est une autre étape importante sur la voie d'une synthèse respectueuse de l'environnement pour l'oxyde de propylène.

Plus d'information: Masatake Haruta, Epoxydation du propène avec du dioxygène catalysée par des amas d'or, Angewandte Chemie Édition Internationale 2009, 48, n° 42, 7862-7866, doi:10.1002/anie.200903011

Fourni par Wiley (actualité :web)