化学家制造催化剂来生产防蚊物质

时间:2019-12-27 18:35 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

化学家制造催化剂来生产防蚊物质

鲁丁大学的一位化学家开发了一种催化剂,用于生产乙酸丁香酚,这种物质可以杀死传播危险疾病的蚊子的幼虫。这篇文章发表在《材料》杂志上。

埃及伊蚊(黄热病蚊)可携带寨卡病毒、黄热病、基孔肯雅热和登革热。尽管有疫苗,但高达20%的黄热病患者死亡。目前还没有治疗寨卡病毒或登革热的方法或疫苗。因此,消灭带菌者是防止疾病传播的唯一有效方法。在蚊子幼虫阶段更容易杀死蚊子,所以一种有效且价格低廉的抗幼虫药物,如乙酸丁香酚,可以极大地帮助人类。丁香油是乙酰化反应的主要成分。然而,要合成不含杂质且目标产物含量高(高达90%)的纯丁香酚乙酸酯并不容易。这是因为目前还没有适合这种合成的催化剂,也没有非催化的方法来生产乙酸丁香酚。工业上使用的反应中,乙酸丁香酚的收率只有20%到30%。

RUDN化学家Rafael Luque开发了一种新的eugenol乙酰化催化剂来解决这个问题。化学家确保催化剂可以从反应区移除并重复使用。反应温度低,反应时间短,产物收率高。

在第一阶段,化学家们分析了现有合成乙酸丁香酚方法的缺陷。无机酸均相催化可用于丁香酚的乙酰化。但是这种方法不允许简单地将催化剂从反应产物中分离出来。在均相催化条件下,反应器也可能在酸中发生部分溶解,导致溶液污染。另一种方法是基于生物催化剂的使用。它们可以获得90%以上的乙酸丁香酚,而且对环境友好。然而,生物催化剂的合成既费力又昂贵,而且这些催化剂的重复使用几乎是不可能的。这使得生物催化剂的使用过于昂贵。

RUDN化学家提出了一种非均相催化剂,将活性物质杂多酸应用于中性固体载体。杂多酸是氧酸的衍生物,其中氧离子被其他酸的酸残基完全或部分取代。杂多酸比无机酸具有更大的催化活性,而且与无机酸不同,它们不会产生污染溶液的不良反应。由于固体催化剂和溶液中的物质处于不同的相态,分离它们并不困难,因此化学家们提出由多种组分组成的多相催化剂可能是最佳的解决方案。

对于多相催化合成,化学家们将杂多酸应用于固体载体-介孔铝硅酸盐(AlSiM)。这是一种高孔隙物质,具有大的表面积(高达1000平方米/克)和相同大小的圆柱孔。在其生产过程中,TEOS(四乙氧基硅烷)是一种有毒且昂贵的成分,最常被用作硅的来源。Rafael Luque和他的同事证明,你可以使用富含硅的天然高岭土,而不是TEOS,这些天然高岭土通常会在沉积过程中被浪费掉。利用高岭土制备AlSiM,可以显著降低催化剂载体的生产成本,减少对环境的负面影响。

新的催化剂很容易从反应区移除,即使经过多次重复循环也能保持活性,使反应快速进行,没有杂质,与生物催化剂相比,稳定性高,成本相对较低。产品收率达99.9%。在重复的周期中,产量会有轻微的变化,甚至在第5个周期之后,产量也会达到90%。该催化剂可用于醋酸丁香酚的工业化生产。

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