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quinta-feira, novembro 14, 2024

Eletrossíntese seletiva de aldeídos em densidades de corrente industrialmente relevantes through catálise eletroquímica-química em tandem


A síntese eletroquímica orgânica, uma alternativa sustentável à síntese orgânica tradicional, enfrenta desafios em aplicações práticas, como densidade de corrente limitada, dificuldade na reciclagem de mediadores eletroquímicos homogêneos e grandes resíduos que suportam a geração de eletrólitos. Neste trabalho, abordamos esses desafios propondo uma estratégia de catálise eletroquímica-química em tandem, utilizando a eletrooxidação seletiva de álcool em aldeídos valiosos como um modelo de transformação. A eletrogeração de hipoclorito e a oxidação heterogênea do álcool catalisada por TEMPO foram desacopladas espacialmente, permitindo que cada etapa prosseguisse de forma independente sob altas taxas e seletividade. Consequentemente, esta estratégia alcançou densidades de corrente industrialmente relevantes de 300-600 mA/cm² com eficiências faradaicas de 64,7-81,8%, resultando em rendimento espaço-tempo (STY) de até 516,95 kg/(m³·h) para síntese de benzaldeído que superou significativamente estratégias existentes. Além disso, esta estratégia utilizou o catalisador TEMPO suportado em sílica preenchido em um reator de leito compactado para obter uma conversão eficiente de álcoois em uma única passagem em aldeídos correspondentes, sem a necessidade de separação do catalisador a jusante. Além disso, desenvolvemos um sistema de catálise eletroquímico-química em circuito fechado para síntese de aldeídos esteróides em escala gramatical, que incorporou um separador líquido-líquido em linha para reciclagem de eletrólitos, reduzindo significativamente a geração de resíduos de eletrólitos de suporte. Este trabalho demonstra uma abordagem viável para eletrossíntese de intermediários orgânicos de valor agregado sob densidades de corrente práticas com desperdício mínimo de eletrólito.

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