Telomerización selectiva a escala de gramos de isopreno y CO2 hacia materiales 100% renovables

Área de la Ciencia:

• Química ecológica
• Catálisis
• Ciencias de los Polímeros
• Las materias primas sostenibles

Sus antecedentes:

• El dióxido de carbono (CO2) es una materia prima química abundante, de bajo costo y no tóxica con un potencial significativo de gases de efecto invernadero.
• Los métodos actuales de utilización de CO2, como la telomerización con butadieno, a menudo se basan en olefinas derivadas de fósiles, lo que limita su sostenibilidad.
• El isopreno es un compuesto orgánico prevalente en la atmósfera, que ofrece un potencial co-reactivo de origen biológico.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un proceso catalítico sostenible para convertir el CO2 y el isopreno en productos químicos valiosos.
• Investigar el mecanismo y optimizar las condiciones para la telomerización catalizada por el paladio de CO2 con isopreno.
• Explorar el potencial del producto resultante para la polimerización en materiales sostenibles.

Principales métodos:

• Reacción de telomerización catalizada por el paladio entre dióxido de carbono (CO2) e isopreno.
• Optimización de las condiciones de reacción utilizando un catalizador de paladio, acetato y cantidades controladas de agua.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para aclarar el mecanismo de reacción, incluidos los pasos que limitan la velocidad y la selectividad del producto.
• Investigación del potencial de polimerización de la lactona sintetizada bajo catálisis con ácido de Lewis.

Principales resultados:

• Síntesis exitosa de una δ-lactona 100% renovable, denominada "COOIL", que contiene 24% de peso de CO2, mediante telomerización de CO2 catalizada por el paladio con isopreno.
• Se logró una alta selectividad y un volumen de ventas (> 100) en condiciones optimizadas.
• Los cálculos de DFT identificaron la eliminación reductiva como el paso que limita la velocidad y determina la selectividad, precedido por la dimerización de isopreno.
• La lactona sintetizada demostró potencial para la polimerización, lo que indica una vía hacia polímeros sostenibles.

Conclusiones:

• El estudio presenta un método altamente selectivo y eficiente para producir una lactona renovable a partir del CO2 atmosférico y el isopreno de origen biológico.
• El proceso desarrollado ofrece una ruta sostenible para moléculas pequeñas funcionales y potencialmente polímeros, utilizando materias primas abundantes y renovables.
• Este trabajo abre nuevas vías para la valorización del CO2 y la creación de materiales sostenibles a partir de los recursos atmosféricos.