Op basis van kobalt hebben UvA-onderzoekers een homogene katalysator ontwikkeld die carbonzuren onder tamelijk milde omstandigheden hydrogeneert tot alcoholen. Qua duurzaamheid scoort dit systeem beter dan de heterogene katalyseprocessen die de chemische industrie hier nu nog voor gebruikt, stellen Bas de Bruin en collega’s in Science.

Waarbij ‘tamelijk mild’ zich laat lezen als ‘100 graden Celsius onder 80 bar waterstof’, wat voor industriële begrippen bescheiden waarden zijn.

De nieuwe katalysator ontstaat door kobaltionen (aangevoerd in de vorm van Co(BF₄)₂) te laten reageren met triphos (tridentaat fosfine, CH₃C(CH₂PPh₂)₃ ) Het kan een hele reeks verschillende carbonzuren hydrolyseren, wat dus wil zeggen dat je de dubbel gebonden O vervangt door twee H’s. Die O reageert intussen met nog twee H’s tot H₂O. Voor elk omgezet carbonzuur moet je dus twee H₂’s uit je waterstofatmosfeer splitsen, en dát is een van de belangrijkste taken van het kobalt in dit verhaal.

Het reactiemechanisme is nog een beetje speculeren maar diverse experimenten, röntgendiffractiemetingen aan uitgekristalliseerde intermediairen en DFT-berekeningen geven wel een idee. Het lijkt er op dat Co-triphos in de rusttoestand een dimeer vormt. Activatie houdt in dat dat uit elkaar valt, waarbij elke helft één carbonzuurmolecuul bindt als een soort gereedschap. De combinatie, formeel een alkanoaat, doorloopt vervolgens een cyclus waarbij onderweg tweemaal waterstof wordt gesplitst en een ánder carbonzuurmolecuul gehydrogeneerd.

In de literatuur konden de auteurs maar een paar voorbeelden vinden van homogene katalysatoren die hetzelfde presteren. Die gebruikten echter ruthenium of iridum als metaal, wat vele malen duurder is dan kobalt.

Op de eerste vraag die in zo’n geval bij een procestechnoloog opkomt, namelijk hoe je je kobaltcomplexen na afloop uit de oplossing filtert, geeft de publicatie helaas geen antwoord.

bron: UvA