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The citric acid cycle, also known as the Krebs cycle or TCA cycle, consists of several energy-generating reactions that yield one ATP molecule, three NADH molecules, one FADH2 molecule, and two CO2 molecules.
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01:15Enolate Mechanism Conventions
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When a carbonyl compound is treated with a strong base, the α position gets deprotonated to give a resonance-stabilized intermediate called an enolate. Enolates are ambident nucleophiles because they possess two nucleophilic sites that can attack an electrophile owing to the delocalization of the negative charge between the α carbon and oxygen atoms. When the oxygen atom attacks an electrophile, it is called O-attack, whereas electrophilic attack via the α carbon is known as...
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01:19α-Hydroxy Ketones via Reductive Coupling of Esters: Acyloin Condensation Overview
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The pinacol and McMurry reactions involve the reductive coupling of ketones or aldehydes. Similarly, the bimolecular reductive coupling of two ester molecules in the presence of sodium metal in an aprotic solvent yields an α-hydroxy ketone product. The α-hydroxy ketone is also called acyloin, so the reaction is referred to as ‘acyloin condensation.’
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01:07Alkylation of β-Ketoester Enolates: Acetoacetic Ester Synthesis
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Acetoacetic ester synthesis is a method to obtain ketones from alkyl halides and β-keto esters. The reaction occurs in the presence of an alkoxide base that abstracts the acidic proton of the β-keto esters. The step results in an enolate ion which is doubly stabilized. The enolate then reacts with an alkyl halide via the SN2 process to produce an alkylated ester intermediate with a new C–C bond. The hydrolysis of the intermediate, followed by acidification, results in an...
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01:17Thermal Electrocyclic Reactions: Stereochemistry
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The stereochemistry of electrocyclic reactions is strongly influenced by the orbital symmetry of the polyene HOMO. Under thermal conditions, the reaction proceeds via the ground-state HOMO.
Selection Rules: Thermal Activation
Conjugated systems containing an even number of π-electron pairs undergo a conrotatory ring closure. For example, thermal electrocyclization of (2E,4E)-2,4-hexadiene, a conjugated diene containing two π-electron pairs, gives trans-3,4-dimethylcyclobutene.
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01:24Electron Carriers
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Electron carriers can be thought of as electron shuttles. These compounds can easily accept electrons (i.e., be reduced) or lose them (i.e., be oxidized). They play an essential role in energy production because cellular respiration is contingent on the flow of electrons.
Over the many stages of cellular respiration, glucose breaks down into carbon dioxide and water. Electron carriers pick up electrons lost by glucose in these reactions, temporarily storing and releasing them into the electron...
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Synthesis and Performance Characterizations of Transition Metal Single Atom Catalyst for Electrochemical CO2 Reduction
Published on: April 10, 2018
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La orientación restringida del adsorbado C2 permite la electrorreducción de CO a acetato
Jian Jin1,2, Joshua Wicks3, Qiuhong Min1
1School of Optical and Electronic Information, Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, China.
Nature
|May 3, 2023
Resumen
Este estudio desarrolló un catalizador de cobre y plata altamente selectivo para convertir el monóxido de carbono en acetato, un intermediario químico clave. Este avance mejora la eficiencia energética y la separación posterior en la fabricación de productos químicos.
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Published on: February 1, 2020
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Área de la Ciencia:
- La electroquímica
- Catálisis
- Ciencias de los materiales
Sus antecedentes:
- La reducción electroquímica de dióxido de carbono y monóxido de carbono ofrece vías para descarbonizar la fabricación química utilizando electricidad baja en carbono.
- El cobre (Cu) se utiliza para el acoplamiento carbono-carbono, produciendo múltiples productos químicos C2+, pero lograr la selectividad para un solo producto sigue siendo un desafío.
- El acetato es un compuesto C2 relevante para el mercado del ácido acético.
Objetivo del estudio:
- Desarrollar catalizadores altamente selectivos para la electrosíntesis de acetato a partir del monóxido de carbono.
- Para investigar la estabilización de los intermediarios de ceteno mediante la dispersión de átomos de metal diluidos.
- Mejorar la selectividad de un solo producto de C2+ en las transformaciones electroquímicas.
Principales métodos:
- Síntesis de materiales diluidos de aleación de cobre-en-plata (Cu-en-Ag) con aproximadamente 1 por ciento atómico de Cu.
- Electrosíntesis de acetato a partir del monóxido de carbono (CO) a una alta cobertura de CO y a una presión de 10 atm.
- Espectroscopia de absorción de rayos X operando para identificar los sitios activos generados in situ.
Principales resultados:
- Las aleaciones de Cu-en-Ag demuestran una alta selectividad para la electrosíntesis de acetato.
- Se identificaron como sitios activos grupos de Cu generados in situ de < 4 átomos.
- Se logró una relación de selectividad de 12:1 para el acetato sobre otros productos, una mejora significativa.
- Se informó una eficiencia Faradaic de CO-acetato del 91% y 85% durante 820 horas de funcionamiento.
Conclusiones:
- Las aleaciones diluidas de Cu-Ag permiten una electrosíntesis de acetato altamente selectiva mediante la estabilización de los intermedios ceténicos.
- El diseño del catalizador y la ingeniería del reactor lograron una alta eficiencia y estabilidad a largo plazo.
- La maximización de la eficiencia Faradaic hacia productos de C2+ es crucial para la eficiencia energética y la separación en procesos electroquímicos.