脂肪酸からの直鎖α-オレフィンの高選択的生産のための不均一系非ノーブル触媒：NiFe/Cの発見

Heterogeneous Non-noble Catalyst for Highly Selective Production of Linear α-Olefins from Fatty Acids: A Discovery of NiFe/C.

• Zihao Zhang
• Wenwen Lin
• Yafei Li
• Francis Okejiri
• Yubing Lu
• Jixing Liu
• Hao Chen
• Xiuyang Lu
• Jie Fu

抄録

偶数脂肪酸の奇数鎖直鎖α-オレフィン（LAO）への触媒的脱酸素化は、偶数鎖LAOしか得られないエチレンのオリゴマー化を補完する戦略として浮上してきた。酵素や均一系触媒はこの用途に有望な可能性を示しているが、これらの触媒システムを用いたLAOの工業的生産は、現在のところ非常に困難である。最近のブレークスルーは、高価な貴金属触媒であるPd/Cをホスフィン配位子を用いた方法で使用し、脂肪酸変換からLAOを製造することである。そこで本研究では、脱カルボニル化脱水法を用いた脂肪酸からの高選択的なLAO生成のための、ユニークで低コストな非貴金属バイメタルNiFe/C触媒を提案する。無水酢酸とホスフィンを配位子とした本研究では、担持バイメタル触媒(NiFe/C)を用いた場合、対応するモノメタル触媒(Ni/CとFe/C)と比較して、ステアリン酸の変換から1-ヘプタデセンの収率が著しく向上することを見いだした。反応条件の最適化により、わずか190 °Cのバイメタル触媒上で、1-ヘプタデセンに対する選択性が92.8%と高いヘプタデセン収率70.1%を達成することができた。このユニークなバイメタル NiFe/C 触媒は、材料バルク相の NiFe 合金と NiFe 合金と酸化 NiFe δ+ 種の表面混合物から構成されており、1-ヘプタデセン製造のためのステアリン酸の脱カルボニル化脱水に相乗的に貢献している。

Catalytic deoxygenation of even-numbered fatty acids into odd-chain linear α-olefins (LAOs) has emerged as a complementary strategy to oligomerization of ethylene, which only affords even-chain LAOs. Although enzymes and homogeneous catalysts have shown promising potential for this application, industrial production of LAOs through these catalytic systems is still very difficult to accomplish up to present. A recent breakthrough involves the use of expensive noble-metal catalyst - Pd/C through a phosphine ligands-assisted method for LAOs production from fatty acid conversion. This study therefore presents a unique, cost-friendly, non-noble bimetallic NiFe/C catalyst for highly selective LAOs production from fatty acid through decarbonylative dehydration. In the present of acetic anhydride and phosphine ligand, we found a remarkable improvement in yield of 1-heptadecene from the conversion of stearic acid over the supported bimetallic catalyst (NiFe/C) as compared to corresponding monometallic counterparts (Ni/C and Fe/C). Through optimization of the reaction conditions, a 70.1% heptadecene yield with selectivity to 1-heptadecene as high as 92.8% can be achieved over the bimetallic catalyst at just 190 °C. This unique bimetallic NiFe/C catalyst is composed of NiFe alloy in the material bulk phase and a surface mixture of NiFe alloy and oxidized NiFe δ+ species, that offer synergized contribution towards decarbonylative dehydration of stearic acid for 1-heptadecene production.

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