Kimyagerler, George Olah’ın Nobel Ödüllü Reaksiyon Mekanizmasını Kanıtladı. 1877’de Charles Friedel ve James Craft plastikler, özel kimyasallar ve deterjanlar için hızlı hammadde üretimini sağlayan bir kimyasal reaksiyon keşfetti. 100 yıldan fazla bir süre sonra, 1994 yılında Amerikalı George Olah, bu önemli reaksiyonun arkasındaki mekanizmayı aydınlattığı için Nobel Kimya Ödülü’nü kazandı. Bu reaksiyon Kimya ders kitaplarında yaklaşık 30 yıldır anlatılmaktadır.
Bununla birlikte, yakın zamanda, bazı kimyagerler Nobel Ödüllü reaksiyon mekanizmasının her zaman geçerli olmadığını iddia etti. Şimdi ise, Utrecht Üniversitesi’ndeki kimyagerler bu iddiayı çürüttü. Bilim insanları Olah’ın reaksiyon mekanizmasında geçen en önemli iki reaksiyon ara ürününü tespit etmeyi başardılar.
George Olah, Mart ayında vefat etmişti. Çalışmanın sonuçları, 20 Kasım’da Nature Catalysis’de yayınlandı.
Bu yöntemdeki reaksiyon ara ürünleri Wheland kompleksi ve pi kompleksi olarak bilinir. Bu moleküler parçacıkların kısa ömrü vardır, çünkü süreçte ya da son üründe bir sonraki reaksiyon ara yüzüne hızla dönüşürler. Bu işlemi anlamak veya daha da önemlisi, onu kontrol etmek için reaksiyonun bu reaksiyon ara maddeleri yoluyla ilerleyip ilerlemediğini bilmek önemlidir.
Polistirene yeşil yol
Tepkime ara maddeleri, yaygın olarak kullanılan plastik polistirenin üretilmesi için yeşil bir yöntem üzerinde yapılan çalışmada kanıtlandı. Abhishek Dutta Chowdhury, “Araştırmamızın asıl amacı bu olmamasına rağmen, reaksiyon mekanizması için Olah’ın önerisini doğrulamayı başardık”. Fakat diğer sonuçlar da ilginçti, eğer daha fosil kaynaklı malzeme kullanmak istiyorsak, bu tür önemli endüstriyel süreçlerin moleküler düzeyde nasıl meydana geldiğini anlayabilmemiz önemlidir.” diyor.
Polistren’in temelini oluşturan stiren, endüstriyel ölçekte, ham petrolden elde edilen benzen ve etilenin Friedel-Craft reaksiyonu kullanılarak üretilir. Yeşil yöntemde ise biyokütle ve biyoetanol kullanıyor ancak reaksiyon koşulları aynıdır. Bu işlemin önemli bir unsuru, reaksiyonun hızlı, etkili bir şekilde ve ideal sıcaklık ve basınçta yürütülmesini sağlayacak optimal bir katalizörün geliştirilmesidir. Katalizör zeolit adı verilen son derece gözenekli bir malzemedir.
İleri karakterizasyon
Reaksiyon süreci ve katalizörün nasıl optimize edilebileceğini anlamak için, araştırmacılar reaksiyonu gelişmiş karakterizasyon teknikleri kullanarak izledi. Operand spektroskopisi ile, gerçek zamanlı olarak zeolit gözeneklerindeki reaksiyonu gözlemlemişlerdir. ( Operando spektroskopisi, reaksiyona giren malzemelerin spektroskopik karakterizasyonunun, katalitik aktivite ve seçiciliğin ölçümü ile eşzamanlı olarak birleştirildiği analitik bir metodolojidir. Bu metodolojinin birincil önceliği, katalizörlerin yapı-reaktivite / seçicilik ilişkilerini kurmak ve böylece mekanizmalar hakkında bilgi sunmaktır.)
Başlangıçta biyomoleküllere yönelik olarak geliştirilen çok boyutlu katı-hal NMR yöntemleri, araştırmacılara, oluşan ürünlerin ve ara ürünlerin moleküler yapısının yanı sıra, hareketlilikleri ve katalizör materyali ile etkileşimini karakterize etmelerine izin verdi.
Utrecht Üniversitesinden araştırmaları yürüten Marc Baldus ve Bert Weckhuysen, “Çalışmalarının sonuçları geride hiç bir şüphe bırakmadı. Reaksiyon tam da George Olah’ın aşağıdaki diyagramda önerdiği gibi gerçekleşti” dedi.
Kaynak : Phys