Учёные из Цинхуа синтезировали пропионовую кислоту при комнатной температуре

Исследователи из Университета Цинхуа совместно с коллегами синтезировали пропионовую кислоту из этана и угарного газа (CO) при комнатной температуре

В ходе работы учёные использовали коммерческую медную пудру в качестве катализатора — в присутствии разбавленной кислоты и кислорода в систему вводили CO. В результате активированный этан вступал в реакцию карбонилирования. Максимальная скорость образования пропионовой кислоты достигла 120 мкмоль на грамм меди в час, а селективность составила около 50 %. После предварительной обработки CO и кислородом селективность повысилась до 83 %, хотя скорость реакции несколько снизилась.

Для изучения механизма реакции команда применила методы спектроскопии: высокого давления in situ поверхностно-усиленную инфракрасную абсорбционную спектроскопию и поверхностно-усиленную рамановскую спектроскопию. Эксперименты показали, что кислород способствует формированию оксида меди(I) на поверхности меди в кислой среде. При подаче CO были зафиксированы сигналы, указывающие на образование медных карбонильных соединений, которые взаимодействуют с этильными фрагментами.

На основе полученных данных исследователи предложили механизм реакции: активный кислород на поверхности оксида меди(I) способствует разрыву связи углерод-водород в этане, образуя поверхностные этильные группы. Одновременно ионы Cu⁺ взаимодействуют с CO, формируя медные карбонильные соединения, которые затем соединяются с этильными группами. Теоретические расчёты подтвердили эту модель. В ходе испытаний в медном микроканальном реакторе система стабильно работала 15 часов без снижения скорости и селективности синтеза. Результаты опубликованы в журнале «Nature Synthesis»

Источник: Университет Цинхуа