CO2 Kjemi

Det er vår glede å introdusere Denne Tematiske Serien OM CO2 kjemi For Beilstein Journal Of Organic Chemistry (BJOC). Dagens økende etterspørsel etter energi, materialer og kjemikalier har ført til fornyet interesse FOR CO2-kjemi. Mer ressurseffektive kjemiske prosesser blir implementert, mens vi står overfor endringen fra et fossilt brenselbasert samfunn til en som må stole på bærekraftig bruk av fornybare ressurser. Selv om det er mange måter å utnytte fornybare energiressurser, vil mye av de nødvendige materialene og kjemikaliene fortsette å være karbonbasert.

en av de mest omfattende fornybare ressursene av karbon er karbondioksid (Figur 1). Karbonfangstteknologier blir implementert for å fange en del av det årlige menneskeskapte CO2-utslippet på 36.600 millioner tonn CO2 . Hvis bare en brøkdel AV DEN fangede CO2-strømmen kunne gjøres tilgjengelig for kjemisk produksjon, kunne et betydelig bidrag til den årlige produksjonen av karbonbaserte materialer og kjemikalier leveres. Her tilbyr vi leseren å forholde seg til disse tallene med årlig produksjon av polymere materialer på 280 millioner tonn . Bemerkelsesverdig er 110 millioner tonn CO2 PER år for å produsere urea, metanol og salisylsyre industriell virkelighet i dag. Disse programmene illustrerer tydelig veien fremover. På grunn av den store tilgjengeligheten av rene CO2 – gassstrømmer, er det bare logisk å fremme en mer utbredt bruk av karbondioksid som kjemisk råstoff. SPESIELT er BRUKEN AV CO2 for produksjon av materialer og kjemikalier fortsatt i sin barndom.

Karbondioksid (CO2) har lenge rørt fascinasjonen av kjemikere. En rik kjemi har utviklet seg utnytte dette molekylet i kjemisk syntese . HITTIL har den lave reaktiviteten TIL CO2-molekylet gitt betydelige utfordringer for bruken av karbondioksid i industrielle applikasjoner. DERMED blir CO2-molekylet vanligvis oppfattet å være svært inert. Denne oppfatningen stammer tydelig fra den høye kjemiske stabiliteten av karbondioksid. Imidlertid kan reaktiviteten TIL CO2-molekylet undervurderes. Karbondioksid er isoelektronisk til svært reaktive molekyler som isocyanater og ketener (Figur 2). Dette innebærer at reaktivitet og kinetiske begrensninger kan oppstå mye sjeldnere i den kjemiske omdannelsen av karbondioksid enn generelt antatt.

for å overvinne sitt termodynamisk lave nivå, er det nødvendig med ekstra energi for å aktivere CO2-molekylet. Den tredobbelte reaktiviteten (Figur 3) AV CO2 med et nukleofilt oksygenatom, et elektrofilt karbonatom og et π system gir kjemikeren mange alternativer. På samme måte er det rapportert om en rik koordinasjonskjemi til metallsentre FOR CO2 . En kommende bane er reaksjonen AV CO2 for å danne energirike mellomprodukter som senere kan overføre CO2-molekylet til målsubstrater . Bruken av effektive katalysatorer er ofte en annen nødvendig for å lede reaksjonsveiene med høy selektivitet for å gi de ønskede målproduktene og å overvinne kinetiske begrensninger forbundet med visse langsomme elementære trinn.

Denne Tematiske Serien OM CO2-kjemi presenterer spennende tilnærminger angående ulike metoder for å aktivere karbondioksid. Et fremvoksende felt er den elektrokjemiske fiksering AV CO2, som kan påføres i syntese av karboksylsyrer . Også svært interessant er kombinasjonen av enzymatiske og fotokatalytiske tilnærminger for å aktivere CO2 . Bifunksjonelle katalysatorsystemer er ofte nødvendig og godt forstått i syntesen av sykliske karbonater . Aktivering av karbondioksid ved å sette det inn i metall-alkoksydbindinger muliggjør etterfølgende anvendelser i polymersyntese som kopolymerisering av karbondioksid med epoksider og andre ko-monomerer . Her presenterer katalyse med koboltkomplekser fortsatt overraskende effekter . Mer effektive SYSTEMER for co2-fangst utvikles på grunnlag av aminfunksjonaliserte ioniske væsker der zwitterionisk adduktformering er nøkkelen til høyere effektivitet . Videre er mange fysiske egenskaper av karbondioksid enestående, noe som gjør superkritisk karbondioksid et løsningsmiddel som ingen andre .

til sammen presenterer artiklene i Denne Tematiske Serien en bemerkelsesverdig oversikt over muligheter INNEN CO2-kjemi fra mange av sine topputøvere. Disse mulighetene er harbingers av de mange ekstra reaksjonene, reaktivitetsmodusene og katalysatorene som gjenstår å bli oppdaget. Utnyttelse av karbondioksid for å skape økonomisk verdi vil være drivkraften for den mer utbredte bruken av dette fascinerende molekylet. På lang sikt ser vi for oss menneskeheten som skaper en menneskeskapt karbonsløyfe hvor CO2 som slippes ut ved slutten av levetiden til karbonbaserte varer i hverdagen, igjen brukes til produksjon av nye materialer og kjemikalier.

vi er svært takknemlige for forfatterne for deres gode bidrag til å gjøre Denne Tematiske Serien så vellykket som tidligere utgaver.

Thomas E. Mü Og Walter Leitner

Aachen, April 2015