烷基苯是生产洗涤剂的关键原料，传统的生产烷基苯的技术会产生有毒的卤素副产品，但研究人员发明了一种新技术，可以更有效、更便宜、更清洁地生产这种物质。

9月6日，一篇描述这一过程的论文发表在《ACS催化》杂志上。

为了寻求更高效和可持续的化学生产过程，研究人员一直在探索利用烷烃潜力的创新方法——烷烃是一种完全由碳和氢原子组成的化合物，它们通过碳-碳和碳氢单键相互结合。

甲烷、乙烷、丙烷和丁烷是常见的烷烃，烷烃的主要来源是原油和天然气。根据研究人员的说法，直接使用烷烃进行高选择性的化学转化通常是困难的，因为它们的碳氢键非常稳定，很难断裂。

肥皂、牙膏、洗衣液和工业清洁剂都有一个肮脏的秘密:它们都是用烷基苯制造的。通常，生产烷基苯需要两到三个步骤，因为有额外的化合物，称为烷基化剂。这些试剂是由烷烃经过几个步骤制成的，用于进行苯的烷基化，即附着在烷基上的过程。

为了通过减少所需的步骤数来提高效率和降低成本，研究人员研究了直接使用简单烷烃作为烷基化剂合成烷基苯的可能性。

该研究的主要作者、横滨国立大学化学与生命科学系的化学家Ken Motokura教授说:“这不仅可能降低成本，而且还应该减少废物的产生，简化生产，为传统方法提供更环保的替代方案。”

传统上，烷基苯的生产涉及经典的Friedel - Crafts反应，通常导致产生含有有毒卤素的不良副产物。传统的烷基化剂是卤代烷，因此，产生等量的含卤代烷副产物。

“通过减少额外的步骤，我们可以减少这些副产品的产生，”元仓说。

与传统方法不同，以烷烃为烷基化剂的直接烷基化反应产生的唯一副产品是无害的分子氢——氢气。

但要达到这种效率的提高，就需要开发新型催化剂——化学反应中启动或加速反应的关键成分。研究人员早些时候发现，钯纳米颗粒(直径只有1-100纳米的物质颗粒)，当位于H-ZSM-5沸石的外表面时，成为直接烷基化的高效催化剂。H-ZSM-5沸石是一种由铝和硅制成的晶体材料，具有许多微观孔隙。

这些微小的孔是化学反应被激活的地方。

这个过程开始于沸石孔内的一个烷烃的活化，这个烷烃为苯的加入做准备，苯是一种环状的有机化合物。这就产生了目标物:烷基苯。

在这个过程中，从烷烃和苯中除去两个氢原子(H)。为了再生沸石内部的活性位点，这些氢原子应该重新组合成氢分子(H2)。当氢原子从活化位点移动到外表面的钯纳米粒子上时，就会发生“氢溢出”现象，钯纳米粒子支持H2的重组。

根据研究人员的说法，直接烷基化的美妙之处不仅在于它的效率，还在于它的选择性——能够产生一种特定的理想输出类型，而不是其他不太理想的可能输出。研究人员能够达到95.6%的选择性所需的烷基化产物。

研究人员说，尽管效率有所提高，但对于工业应用来说，该过程的总体产量仍然太低，因此该团队现在的目标是调整他们的技术以提高其生产率。