Ученые Augusta State University (США) на осеннем заседании Американского химического общества (ACS) представили результаты разработки новой методики синтеза инженерного полиамида (нейлона), для которой не нужны катализаторы на основе дорогих и потенциально токсичных металлов цинка.
«По оценкам института ACS Green Chemistry, мировых запасов цинка может хватить на ось 50–100 лет, а в настоящее время производители используют его в качестве восстановителя и катализатора для получения циклогексена из транс-1,2-дибромциклогексана, который необходим для первой стадии пятиступенчатого синтеза нейлона 6–6. Мы обнаружили, что его можно заменить железом без существенных потерь в эффективности производства», — сообщила Амина Али (Amina Aly), студентка Augusta State University и один из авторов исследования.
«Нейлон» является общим названием семейства полимеров, называемых полиамидами. В разных типах полиамидов, таких как полиамид-6 и полиамид-6.6, используются разные строительные блоки молекул, поэтому они обладают уникальными свойствами. Полиамид-6.6 назван так потому, что он состоит из двух молекул, каждая из которых имеет шесть атомов углерода, которые связаны вместе как повторяющееся звено.
Чтобы найти замену цинку, ученые изучили другие металлы, которые стоят поблизости в периодической таблице и имеют аналогичные химические свойства. Другим критерием было то, что металлов должно было быть больше, чем цинка, и с ними было безопасно работать. Команда решила изучить кобальт, алюминий, железо, медь и никель как возможные катализаторы при производстве циклогексена, передает plastinfo.ru.
Кроме того, исследователи хотели определить более экологичные методы, позволяющие экономить энергию и воду при использовании менее агрессивных химикатов. Таким образом, они установили солнечную отражающую тарелку вместо электрической плиты и водосберегающий конденсатор вместо обычного конденсатора и заменили пропиленгликоль на более опасный этиленгликоль в качестве теплоносителя в водосберегающем конденсаторе, который охлаждает реакцию, не требуя постоянного потока холодной воды, как в обычных конденсаторах.
В результате было обнаружено, что железо является лучшим катализатором, с лишь немного меньшим выходом, чем цинк. Для проведения синтеза с помощью солнечного отражателя потребовалось всего 30 минут по сравнению с 3–4 часами в лаборатории с использованием горячей плиты. Исследователи утверждают, что их технологию можно легко применить для промышленного производства полиамида-6.6.
