Wewangian sintetis telah mendominasi industri wewangian dalam beberapa dekade terakhir karena kemampuan untuk memproduksi bahan wewangian dalam skala besar dengan biaya rendah. Penelitian ekstensif di bidang sintetis kimia pewangi melibatkan pemanfaatan katalis untuk meningkatkan produktivitas. Tinjauan ini akan membahas kemajuan terbaru dari katalis heterogen untuk sintesis bahan kimia wewangian sebagai bahan pewangi. Transisi dari katalis homogen ke heterogen dibahas untuk memberikan wawasan manfaat katalis heterogen untuk mengatasi keterbatasan reaksi homogen.
Meskipun katalis heterogen sangat ideal untuk sintesis kimia hijau, tantangan sebenarnya adalah cara meningkatkan situs aktif untuk reaksi katalitik, sehingga efisiensinya sebanding dengan katalis homogen. Katalis heterogen juga mengalami leaching yang menghasilkan non-proses heterogen sepenuhnya sehingga mencegah potensi penggunaan kembali. Bahan seperti zeolit, aluminosilikat, oksida logam dan kerangka organik logam (MOF) telah banyak diteliti sebagai katalis atau katalis yang mendukung produksi bahan kimia wewangian melalui isomerisasi, reaksi asetalisasi dan hidrogenasi kemoselektif. Zeolit ​​dan aluminosilikat diidentifikasi sebagai katalis asam padat yang ideal untuk menggantikan asam Lewis homogen, seperti AlCl3, ZnCl2 untuk reaksi isomerisasi dan asetalisasi. Selain keasaman Lewis, porositas dapat dimodifikasi meningkatkan selektivitas yang diinginkan. Untuk menjembatani kesenjangan antara kinerja katalis asam homogen dan heterogen, zeolit ​​dimodifikasi melalui deposisi logam atau dealuminasi untuk meningkatkan keasaman dan sifat tekstur. Mengurangi ukuran katalis heterogen berada dalam wilayah nanopartikel juga meningkatkan rasio nomor atom eksternal ke internal yang tinggi, yang akibatnya meningkatkan aksesibilitas reaktan untuk berinteraksi dengan situs aktif, dan juga memperpendek jalur difusi untuk desorpsi produk. Deposisi nanopartikel logam pada penyangga katalis juga meningkatkan stabilitas dan mencegah pelindian katalis karena interaksi penyangga logam yang kuat.
Isomerisasi, asetalisasi, dan hidrogenasi diidentifikasi sebagai tiga reaksi utama untuk sintesis bahan kimia wewangian berdasarkan jumlah pekerjaan yang dilaporkan sejak tahun 2000. Tinjauan ini akan fokus pada α-pinene dan α-pinene oksida sebagai substrat molekul utama, namun, molekul yang berbeda, misalnya, linalool, sitronelal dan sinamaldehida juga akan dimasukkan. Sintesis, modifikasi, dan mekanisme yang mungkin untuk reaksi yang melibatkan zeolit, aluminosilikat, oksida logam, kerangka organik logam, nanopartikel monometalik dan bimetal sebagai katalis heterogen akan dibahas. Pembahasan reaksi isomerisasi dan asetalisasi akan difokuskan pada keasaman dan porositas katalis sebagai dua faktor utama yang menentukan konversi dan selektivitas. Untuk bahan kimia wewangian yang dihasilkan melalui reaksi hidrogenasi, peran katalis nanopartikel monometalik dan bimetalik akan dibahas dalam reduksi kemoselektif sinamaldehid dan sitronelal.
Kesimpulan dan Perspektif ke Depan
Katalisis heterogen telah membuka jalan bagi pengembangan berkelanjutan bahan-bahan wewangian dalam industri. Perhatian besar dalam merancang katalis heterogen selektif telah dibuat untuk manuver jalur katalitik menuju produksi produk yang diinginkan. Berbagai katalis padat, seperti zeolit, aluminosilikat, kerangka organik logam dan oksida logam telah diselidiki yang menawarkan kinerja yang sebanding sebagai reaksi homogen. Bahan berpori menunjukkan potensi yang sangat baik sebagai katalis untuk sintesis bahan kimia wewangian melalui reaksi isomerisasi dan asetalisasi. Konversi katalitik dan selektivitas bahan kimia wewangian dapat diatur melalui modifikasi keasaman permukaan dan porositas, yang mengontrol disosiasi ikatan, penataan ulang cincin atau reaksi kopling ikatan C-C. Namun, masih ada kekurangan penyelidikan tentang stabilitas katalis dan analisis spektroskopi untuk memahami mekanisme reaksi. Dalam sintesis bahan wewangian melalui reaksi hidrogenasi, kehadiran nanopartikel logam meningkatkan konversi dan selektivitas dengan mengurangi energi aktivasi ikatan C = C. Nanopartikel bimetal juga menunjukkan potensi yang signifikan untuk dieksplorasi sebagai katalis hidrogenasi, berdasarkan regulasi sifat elektronik nanopartikel logam. Penelitian lebih lanjut harus menekankan pada proses hijau dan ramah lingkungan untuk sintesis kimia wewangian. Integrasi sistem katalitik heterogen dengan bahan baku terbarukan seperti biomassa dan turunannya, serta pemanfaatan reaksi bebas pelarut akan meningkatkan keberlanjutan proses.
Penulis: Hartati
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ffj.3671
Hartati, Bintang Dea Firda, Hasliza Bahruji, Mohd Bakri Bakar, Review on heterogeneous catalysts for the synthesis  of perfumery chemicals via isomerization, acetalization and hydrogenation, Flavour and Fragrance Journal, 2021, 36 (5), 509-525
