Ce este hidroformilarea?

Hidroformilarea, cunoscută și ca sinteză oxo, este un proces chimic care adaugă o grupare formil și un atom de hidrogen la o alchenă pentru a forma o aldehidă. O alchenă este o moleculă care conține doar atomi de carbon și hidrogen cu cel puțin o legătură dublă între atomi de carbon. Aldehida care rezultă din hidroformilarea unei alchene specifice este un compus în care cel puțin una dintre legăturile duble carbon-carbon a fost înlocuită cu o legătură simplă carbon-carbon și o legătură dublă carbon-oxigen.

Aldehidele care sunt produse prin hidroformilare sunt un amestec dintre cele cu lanțuri carbonice liniare și cele cu lanțuri carbonice ramificate. În funcție de eventuala utilizare a aldehidelor, o formă poate fi mai de dorit decât alta. Raportul dintre cele două forme poate fi schimbat prin modificarea condițiilor utilizate în proces.

Hidroformilarea se realizează prin încălzirea sub presiune a hidrogenului gazos (H2), a monoxidului de carbon gazos (CO) și a unei alchene. Amestecul este stabil în aceste condiții până la adăugarea unui catalizator, substanță care provoacă sau accelerează reacția chimică a doi sau mai mulți compuși fără ca el însuși să fie consumat sau modificat în proces. Varierea presiunii și raportului gazelor, a temperaturii componentelor, a catalizatorului utilizat sau a oricărei combinații de factori poate afecta raporturile dintre diferitele forme ale aldehidelor produse.

Când Otto Roelen a descoperit hidroformilarea în 1938, el folosea un complex de cobalt care acționa ca catalizator în reacție. Timp de peste 30 de ani, diferite complexe de cobalt au fost catalizatorii dominanti în utilizarea industrială a acestui proces. Complecșii de cobalt care folosesc fosfine sau hidruri de Phophorus, ca sursă de electroni în reacție, permit ca aceasta să apară la presiuni mai scăzute și la temperaturi mai ridicate. Acest lucru a crescut capacitatea de a varia condițiile, făcând mai ușoară împingerea unei reacții către forma dorită a aldehidei produse.

În anii 1960, cercetătorii au început să caute catalizatori care să le ofere și mai mult control asupra produselor de hidroformilare. O soluție pe care au luat-o a fost aceea de a investiga utilizarea altor elemente din același grup de metale de tranziție ca și cobaltul, în special rodiul și iridiul. Complecșii de rodiu care utilizează fosfine permit utilizarea atât a temperaturilor mai scăzute, cât și a presiunilor mai scăzute, producând în același timp un raport ridicat de aldehide liniare și ramificate.

În anii 1970, complexele de rodiu au început să înlocuiască complexele de cobalt ca catalizatori în procesele comerciale. Până în 2004, 75% din producția comercială de aldehide folosea catalizatori de rodiu. Această utilizare pe scară largă a complecșilor de rodiu în hidroformilare permite producția pe scară largă de aldehide care sunt apoi modificate pentru a forma compuși utilizați la fabricarea produselor precum materiale plastice, detergenți, solvenți și lubrifianți.