Полиамиды присутствуют во многих различных продуктах, таких как веревки для альпинизма, нейлоновые парашюты и материалы для 3D-печати. При этом именно карбоновые кислоты используются в качестве химических строительных блоков для этих полиамидов. Однако их производство на сегодняшний день является сложной задачей, поскольку современные методы получения (ди)карбоновых кислот из насыщенных или ненасыщенных углеводородов часто включают в себя несколько стадий, а также требуют использования тяжелых металлов и сильных кислот.

Кроме того, этот процесс часто приводит к выбросу оксидов азота (NOx), которые являются одними из наиболее проблемных парниковых газов с точки зрения климата. В ответ на это ученые из Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце (JGU) и компании Evonik недавно разработали экологически чистый способ производства (ди)карбоновых кислот. Об этом они сообщают в статье, недавно опубликованной в журнале Nature Communications.

– Наша технология – это первый в истории процесс изготовления строительных блоков для полиамидов из нефтехимических соединений и даже ненасыщенных жирных кислот с использованием достаточно щадящего подхода, – отмечает профессор Зигфрид Вальдфогель.

Новая технология предполагает электрохимический метод, при котором углеводороды с двойными или тройными связями переносятся в электролизную ячейку, наполненную растворителем. Затем добавляется кислород, причем, чем выше концентрация кислорода, тем эффективнее процесс.

– Что действительно интересно в нашем процессе, так это то, что электрохимическое вмешательство необходимо как на аноде, так и на катоде, – поясняет профессор.

В то время как на аноде образуются окислительные радикалы, кислород на противоположном электроде восстанавливается до супероксидных анионов. Радикалы и супероксид-анионы объединяются в растворе и реагируют с образованием желаемого продукта – карбоновой кислоты. Исследователи успешно повторили этот процесс как в стандартных, так и в проточных электролитических ячейках.

Этот новый метод имеет множество преимуществ: больше не нужны тяжелые металлы и сильные кислоты, а также не образуются оксиды азота. Единственные необходимые исходные материалы – это кислород, электричество и углеводороды с двойными связями. Поскольку побочные продукты не образуются, а растворитель можно восстановить и переработать, этот процесс экономически и экологически очень эффективен.