Química en burbujas: un proceso basado en ultrasonidos

Una multitud de procesos en las industrias farmacéutica, agroquímica y petroquímica transforman los alquenos en alcanos. Estos procesos requieren el uso de catalizadores, a menudo basados ​​en metales preciosos, y reactores presurizados (La presión es una noción física fundamental. Puede verse como una fuerza informada…). Un equipo de químicos del CNRS (El Centro Nacional de Investigaciones Científicas, más conocido por sus siglas CNRS, es el más grande…), en colaboración con Solvay, ha propuesto recientemente un todo (El todo entendido como el conjunto de lo que existe es a menudo interpretado como el mundo o…) nuevo proceso que permite llevar a cabo estas reacciones en condiciones más suaves a partir de amoníaco (El amoníaco es un compuesto químico, de fórmula NH3 (grupo genérico de…) activado por ultrasonidos de alta frecuencia (En física, la frecuencia generalmente se refiere a la medida del número de veces que un…) Este proceso innovador, que funciona sin catalizadores metálicos, se describe en la revista Angewandte Chemie International Edition.

Un nuevo proceso que utiliza ultrasonidos permite la hidrogenación de alquenos a alcanos a temperatura ambiente y sin catalizadores a partir de amoníaco y con nitrógeno como único coproducto (El nitrógeno es un elemento químico de la familia de los pnictógenos, de símbolo N y…) . © François Jerome

La transformación de alquenos en alcanos por hidrogenación selectiva de dobles enlaces carbono-carbono es una de las reacciones fundamentales para la síntesis y fabricación de productos químicos en la industria. Los procesos actuales utilizan hidrógeno presurizado (el hidrógeno es un elemento químico de símbolo H y número atómico 1) y, a menudo, catalizadores a base de metales raros como paladio, platino (el platino es un elemento químico de símbolo Pt y número atómico 78) o rutenio ( El rutenio es un elemento químico de símbolo Ru y número atómico 44,…). En el contexto actual (El contexto de un evento incluye las circunstancias y condiciones que lo rodean; el…) donde el amoníaco NH3 ahora se considera el futuro vector (En matemáticas, un vector es un elemento de un espacio vectorial, lo que permite …) de hidrógeno, un nuevo gran desafío social sería llevar a cabo reacciones de hidrogenación directamente a partir de amoníaco y en condiciones suaves, en lugar de pasar (El género Passer ha sido creado por el zoólogo francés Mathurin Jacques…) por el paso de formación y uso del hidrógeno. Sin embargo, el uso de amoníaco en reacciones de hidrogenación requiere superar importantes obstáculos científicos, en particular la activación (Activación puede referirse a:) del enlace NH que es muy robusto. Este enlace NH muy a menudo es activado por catalizadores, pero requiere condiciones severas de presión y temperatura que son incompatibles con la estabilidad de los alquenos a reducir.

En este contexto, un equipo de químicos del Instituto (Un instituto es una organización permanente creada con un propósito determinado. Es…) de química (La química es una ciencia natural dividida en varias especialidades, para…) ambientes y materiales (Un material es un material de origen natural o artificial que el hombre da forma a …) de Poitiers (CNRS/Universidad de Poitiers), el Instituto de química separativa de Marcoule ( Creado en 1956, el sitio nuclear de Marcoule cubre las ciudades de Chusclan y Codolet, etc. (CNRS/CEA/Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier) y el laboratorio internacional de investigación (La investigación científica designa principalmente el lugar de todas las acciones emprendidas con vistas a…) Laboratorio de Productos y Procesos Eco-Eficientes ( CNRS/Rhodia Operations) propuso recientemente reemplazar esta activación catalítica de amoníaco con activación ultrasónica de alta frecuencia. Durante la irradiación (En física nuclear, la irradiación designa la acción de exponer (voluntariamente o…) a ultrasonidos una solución acuosa de amoníaco, se forman burbujas de cavitación (La cavitación describe el nacimiento y la oscilación radial de burbujas de gas y vapor en un…) Estas burbujas, donde prevalecen condiciones de presión y temperatura muy altas (> 5000 K, > 100 bar), actúan como microrreactores para la activación del NH3. En presencia de un alqueno como el n-octeno, esta activación in situ inicia la hidrogenación del enlaces dobles en el agua (El agua es un compuesto químico ubicuo en la Tierra, esencial para todos… ), siendo el nitrógeno el único coproducto Si, dentro de las burbujas, existen condiciones extremas de temperatura y presión, el medio de reacción puede mantenerse cerca del ambiente, lo que evita la degradación de los alquenos.

En comparación con los procesos convencionales, esta tecnología (La palabra tecnología tiene dos significados de facto:) permite llevar a cabo la hidrogenación de alquenos en alcanos en ausencia de un catalizador (En química, un catalizador es una sustancia que aumenta la tasa de una reacción química ;…) e hidrógeno, todo «simplemente» usando amoníaco y una onda ultrasónica. Con el lanzamiento de N2 como único coproducto, estas son las notables ventajas de este proceso descrito recientemente en la revista Angewandte Chemie International Edition.

Referencia
Reducción inducida por sonoquímica de alquenos a alcanos con amoníaco
Anaelle Humblot, Tony Chave, Prince N. Amaniampong, Stéphane Streiff, François Jérôme, Angewandte Chemie International Edition, 21 de octubre de 2022.
https://doi.org/10.1002/anie.202212719

contactos:
– François Jérôme – Investigador (Un investigador (fem. investigador) significa una persona cuyo trabajo es investigar…) en el Instituto de Química de Medios y Materiales de Poitiers (CNRS/Universidad de Poitiers) – rancois.jerome@univ -poitiers.fr
– Stéphanie Younès – Gerente de Comunicación (La comunicación concierne tanto a los humanos (comunicación intrapsíquica como interpersonal, etc.) – Instituto de Química del CNRS – inc.communication@cnrs.fr
– Anne-Valérie Ruzette – Scientific Officer (Un científico es una persona que se dedica al estudio de una ciencia o ciencias y que…) para la comunicación – CNRS Instituto de Química – anne-valerie.ruzette@cnrs.fr
– Christophe Cartier dit Moulin (Un molino es una máquina para moler granos de cereales en harina y, por analogía,…) – Investigador del Instituto de Química Molecular de París y director de proyectos de comunicación científica del INC – inc.communication@cnrs .fr

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