PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Co(salen)-catalysed oxidation of synthetic lignin-like polymer: O2 effects

Autorzy
Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Katalizowane Co(salen) utlenianie syntetycznego lignino-podobnego polimeru: efekt O2
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
Molecular oxygen (O2) is widely used as an oxidant in catalytic oxidation. This study was part of a biomimetic oxidation targeted at increasing the use of lignin in the production of chemicals through the application of salen transition metal catalysts. In this work, the catalytic performance of a cobalt-Schiff base catalyst Co(salen) in the presence of an oxidant and a ligand, such as pyridine, was analysed using two polymeric lignin model compounds. Oxidation experiments were carried out in alkaline water (pH 11-12) with the use of H2O2 and atmospheric oxygen (1atm) as oxidants. Co(salen) was an active catalyst, increasing the oxidation rate of the S- and G- type phenolic model polymers. In studies with FTIR, C-13 NMR, and GC-MS spectroscopy, the Co(salen)- -catalysed oxidation rate was found to be high in the presence of O2. O2 had effects on the activity of the Co(salen), and it was concluded that the rate of the decomposition of the polymer was increased with the addition of O2. The structure of the lignin model polymers also had an effect on their decomposition. In the form of two CH3O-group polymers (S-type lignin model polymer), the depolymerisation decreased. Irrespective of the polymer (both S- and G- type lignin model polymers), the depolymerisation generated benzaldehydes as the main observed products. The model polymer studies were confirmed to be a useful way to obtain information about the reactions occurring during catalytic oxidation.
PL
Co(salen) to kompleks koordynacyjny stanowiący pochodną ligandu salenowego (dis- alicylaloetylenodiaminy) i kobaltu. Jego pochodne znajdują zastosowanie jako katalizatory. Przeprowadzono badania nad biomimetycznym utlenianiem ligniny i modelowych związków lignin z wykorzystaniem kompleksu Co(salen). Stwierdzono, że reakcje utleniania katalizowane kompleksu Co(salen) pozwalają na powstania wartościowych produktów, które umożliwią wykorzystanie ligniny w aspekcie przyszłych zastosowań jako biomasa i biopaliwa. W pracy zastosowano dwa syntetyczne polimery ligninowe typu S i G, jako mode-lowe substraty do dalszych badań nad zachowaniem ligniny w reakcjach utleniania katalizowanych kompleksem Co(salen). Jego katalityczną skuteczność i wpływ O2 analizowano za pomocą spektroskopii FTIR, C-13 NMR i chromatografii GC-MS. Odkryto, że Co(salen) zwiększa stopień utlenienia polimerów typu S i G. Natomiast O2 wpływa na jego aktywność. Stopień rozkładu omawianych dwóch polimerów zwiększa się wraz z dodaniem O2. Struktura polimerów wpływa na ich rozkład. W przypadku polimeru z dwiema grupami CH3O- (typ S) depolimeryzacja zmniejszała się. Niezależnie of typu polimeru (S lub G) w procesie depolimeryzacji tworzyły się znaczne ilości benzaldehydów, jako głównych produktów reakcji, zwłaszcza w obecności O2. Kompleksy Co(salen) wydają się być obiecującymi katalizatorami utleniania dla selektywnych transformacji syntetycznych lignino-podobnych polimerów z wykorzystaniem O2, jako końcowego (ostatecznego) utleniacza. Efekt O2 zwiększają zdolność katalityczną Co(salen)u w reakcji utleniania.
Rocznik
Strony
5--17
Opis fizyczny
Bibliogr. 27 poz., rys.
Twórcy
autor
  • Kunming University of Science and Technology, Kunming, China; Fudan University, Shanghai, China; Nanjing Forestry University, Nanjing, China; Huaiyin Normal University, Huaian, China; Tianjin University of Science and Technology, Tianjin, China
Bibliografia
  • 1. Aresta M., Dibenedetto A., Dumeignil F. [2012]: Biorefinery: From Biomass To Chemicals and Fuels. Water de Gruyter Gmbh & Co. KG, Berlin/Boston
  • 2. Badamali S.K., Luque R., Clark J.H., Breeden S.W. [2011]: Co(salen)/SBA-15 catalysed oxidation of a β-O-4 phenolic dimer under microwave irradiation. Catalysis Communications 12 [11]: 993–995
  • 3. Becker H.D., Bjork A., Adler E. [1980]: Quinone dehydrogenation: oxidation of benzylic alcohols with 2,3-dichloro-5,6-dicyanobenzoquinone. Journal of Organic Chemistry 45 [9]: 1596–1600
  • 4. Cozzi P.G. [2004]: Metal–Salen Schiff base complexes in catalysis: practical aspects. Chemical Society Reviews 33 [7]: 410–421
  • 5. Crestini C., Crucianelli M., Orlandi M., Saladino R. [2010]: Oxidative strategies in lignin chemistry: A new environmentally-friendly approach for the functionalisation of lignin and lignocellulosic fibers. Catalysis Today 156: 8–22
  • 6. Das S., Punniyamurthy T. [2003]: Cobalt(II)-catalyzed oxidation of alcohols into carboxylic acids and ketones with hydrogen peroxide. Tetrahedron Letters 44 [32]: 6033–6035
  • 7. Haikarainen A. [2005]: Metal-Salen Catalysts in the Oxidation of Lignin Model Compounds. Unpublished doctoral dissertation, University of Helsinki, Finland
  • 8. Katahira R., Kamitakahara H., Takano T., Nakatsubo F. [2006]: Synthesis of β-O-4 type oligomeric lignin model compound by the nucleophilic addition of carbanion to the aldehyde group. Journal of Wood Science 52 [3]: 1–6
  • 9. Kervinen K., Korpi H., Leskelä M., Repo T. [2003]: Oxidation of veratryl alcohol by molecular oxygen in aqueous solution catalyzed by cobalt salen-type complexes: the effect of reaction conditions. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 203 [1-2]: 9–19
  • 10. Kervinen K., Korpi H., Mesu J.G., Soulimani F., Repo T., Rieger B., Leskelä M., Weckhuysen B.M. [2005]: Mechanistic insights into the oxidation of veratryl alcohol with Co(salen) and oxygen in aqueous media: an in-situ spectroscopic study. European Journal of Inorganic Chemistry [13]: 2591–2599
  • 11. Kishimoto T., Uraki Y., Ubukata M. [2005]: Easy synthesis of β-O-4 type lignin related polymers. Organic & Biomolecular Chemistry 3 [6]: 1067–1073
  • 12. Lebo Jr. S.E., Gargulak J.D., McNally T.J. [2001]: Lignin. In: Kirk‑Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. John Wiley & Sons, Inc.
  • 13. Lyons C.T., Stack T.D.P. [2013]: Recent advances in phenoxyl radical complexes of salen-type ligands as mixed-valent galactose oxidase models. Coordination Chemistry Reviews 257 [2]: 528–540
  • 14. Manickam R., Kulandaivelu K. [2012]: Meso-tetraphenylporphyriniron (iii) chloride catalyzed oxidation of aniline and its substituents by magnesium monoperoxyphthalate in aqueous acetic acid medium. Polish Journal of Chemical Technology 14 [4]: 35–41
  • 15. Megiatto J.D. Jr., Cazeils E., Grelier S., Gardrat C., Ham-Pichavant F., Castellan A. [2009]: Synthesis of a lignin polymer model consisting of only phenolic β-O-4 linkages and testing its reactivity under alkaline conditions. Holzforschung 63 [6]: 681–689
  • 16. Meguro S., Sakai K. [1984a]: Factors affecting oxygen-alkali pulping IV. The effects of oxygen-carrying cobalt complexes on guaiacol oxidation. Mokuzai Gakkaishi 30 [1]: 660–667
  • 17. Meguro S., Sakai K., Imamura H. [1984b]: Factors affecting oxygen-alkali pulping VI. The effect of alkali on the catalytic activity of Co-salen [cobalt(II) bis(salicylidene)ethylenediamine]. Mokuzai Gakkaishi 30 [1]: 1011–1017
  • 18. Meguro S., Imamura H. [1989]: Factors affecting oxygen-alkali pulping X. Method of estimating the catalytic activity of cobalt complexes in delignification. Mokuzai Gakkaishi 35 [1]: 261–267
  • 19. Nishinaga A., Tomita H. [1980]: Model catalytic oxygenations with Co(II)—schiff base complexes and the role of cobalt-oxygen complexes in the oxygenation process. Journal of Molecular Catalysis 7 [2]: 179–199
  • 20. Rajagopalan B., Cai H., Busch D.H., Subramaniam B. [2008]: The catalytic efficacy of Co(salen)(AL) in O2 oxidation reactions in CO2-expanded solvent media: Axial ligand dependence and substrate selectivity. Catalysis Letters 123 [1-2]: 46–50
  • 21. Sandaroos R., Goldani M.T., Damavandi S., Mohammadi A. [2012]: Efficient asymmetric Baeyer–Villiger oxidation of prochiral cyclobutanones using new polymer-supported and unsupported chiral Co(salen) complexes. Journal of Chemical Sciences 124 [4]: 871–876
  • 22. Schmidt J.A. [2010]: Electronic spectroscopy of lignins. In: Lignin and Lignans Advances in Chemistry. Heitner C., Dimmel D. R., Schmidt J. A., Eds.; CRC Press, 49–102
  • 23. Sippola V. [2006]: Transition Metal-Catalysed Oxidation of Lignin Model Compounds for Oxygen Delignification of Pulp. Unpublished doctoral dissertation, Helsinki University of Technology, Espoo, Finland
  • 24. Velusamy S., Punniyamurthy T. [2003]: Copper(ii)-catalyzed oxidation of alcohols to carbonyl compounds with hydrogen peroxide. European Journal of Organic Chemistry [20]: 3913–3915
  • 25. Zhang N., Zhou X.-F. [2012]: Salen copper (ii) complex encapsulated in Y zeolite: An effective heterogeneous catalyst for tcf pulp bleaching using peracetic acid. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 365: 66–72
  • 26. Zhou X.-F., Liu J. [2012]: Co(salen)-catalysed oxidation of synthetic lignin-like polymer: Co(salen) effects. Hemijska Industrija 66 [5]: 685–692
  • 27. Zhou X.-F., Qin J.-X., Wang S.-R. [2011]: Oxidation of a lignin model compound of benzyl-ether type linkage in water with H2O2 under an oxygen atmosphere catalyzed by Co(salen). Drewno 54 [186]: 15–25
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-365c4902-d2e5-4fa1-82f6-e0ae9d4a8cf2
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.