Kimya Animasyonu

Kimyanın en yaygın kullanılan bileşik sınıflarından birini oluşturmak için yeni bir yöntem, endüstriyel süreçlerde devrim yaratarak onları daha ucuz, daha basit ve daha çevre dostu hale getirebilir.

Bilim adamları tarafından yönetilen bir grup araştırmacı Hokkaido Üniversitesi kimya endüstrisinde en önemli ve yaygın olarak kullanılan reaktif türlerinden biri olan Grignard reaktiflerini üretmek için tehlikeli organik solventlerin kullanımını büyük ölçüde azaltan ve üretim maliyetlerinin düşmesine yol açabilecek daha basit, daha çevreci bir yöntem geliştirdiler. Bu yeni süreç şurada bildirildi: Doğa İletişimi.

Grignard Reaktifleri Üretmek İçin Daha Basit Yöntem

(Sol) Bir saatlik bilyeli öğütmeden sonra magnezyum metali ve organohalojenür reaksiyon karışımı. Bu malzemenin müteakip reaksiyonlarda kullanılması, istenen ürünün sadece %6’lık bir verimine yol açmıştır. (Sağ) Aynı işlem, ancak başlangıçta az miktarda organik çözücü de eklendi. Grignard reaktifinin bu macun formunun sonraki reaksiyonlarda kullanılması, istenen ürünün %94’üne varan verimlere yol açtı. Kredi bilgileri: Koji Kubota

Grignard reaktifleri, organik moleküllerin yapı taşları olan karbon-karbon bağları oluşturmak için yaygın bir yöntemde temel bir bileşendir. Bu reaktifler 120 yıl önce keşfedildi, ancak kararsızlıkları nedeniyle bugün hala kullanılan geleneksel üretim yöntemi, toksik organik çözücülerde ve neme ve oksijene maruz kalmadan gerçekleştiriliyor. Bu, çevreye zararlı atık üreten karmaşık, hassas ve pahalı bir süreçle sonuçlanır.

Araştırmacılar, kullanılan organik çözücü miktarını en aza indirerek ve Grignard reaktiflerini üretmek için bilyeli öğütme adı verilen mekanokimyasal bir teknik kullanarak bu sorunları ortadan kaldırdılar. Reaktanlar, magnezyum metali ve organohalojenürler, paslanmaz çelik bir bilye ile birlikte bir metal hazneye yüklendi. Önemli bir adımda, katı reaktanlara az miktarda organik çözücü (geleneksel yöntemlerde kullanılan miktarın yaklaşık onda biri) eklendi. Hazne daha sonra bir saat döndürülerek topun yuvarlanmasına ve katı hal reaktanlarına çarpmasına, bunların iyice karışmalarına ve reaksiyona girmesine yardımcı olarak macun benzeri bir Grignard reaktifi oluşturmasına neden oldu.

Grignard Reaktiflerinin Sentezlenmesi

(Üst Panel) Magnezyum ve organohalojenürleri organik çözücülerde reaksiyona sokarak Grignard reaktiflerini sentezlemek için geleneksel yöntem. Bu yöntem 120 yıldır kullanılmaktadır. (Alt Panel) Reaktanları minimum organik solvent kullanımıyla bir bilyalı değirmende karıştırarak Grignard reaktiflerini sentezlemek için yeni yöntem. Bu yöntem, çok az çözücüyle veya hiç çözücü olmadan çok çeşitli organik reaksiyonlar elde etmek için ortam havasında kullanılabilir. Kredi: Rina Takahashi, et al. Doğa İletişimi. 18 Kasım 2021

Araştırmacılar, tipik olarak geleneksel yöntemle yapılamayan organik çözücülerde zayıf çözünürlüğe sahip organohalojenürler kullanarak yeni Grignard reaktifleri oluşturmayı bile başardılar. Organik çözücülerin yoğun kullanımından kaçınmak, araştırmacıların çözünmeyen bileşiklerden hazırlanan Grignard reaktifleri ile yeni bir reaksiyon dünyası açan çözünürlük problemlerinin üstesinden gelmelerini sağladı. Aynı zamanda tehlikeli atıklarda büyük bir azalmaya yol açar.

Ek olarak, daha az organik çözücü kullanıldığında su veya oksijenin Grignard reaktiflerini etkilemesi daha zordur. Bu, çevredeki havadan su ve oksijenin çıkarılmasının gerekli olmadığı, işlemin daha kolay ve daha az maliyetli olduğu anlamına gelir. Potansiyel ekonomik ve çevresel faydalar göz önüne alındığında, bu keşfin kimya endüstrileri üzerinde büyük bir etkisi olabilir.

Hajime Ito ve Koji Kubota

Hokkaido Üniversitesi ve Kimyasal Reaksiyon Tasarımı ve Keşif Enstitüsü (ICReDD) araştırma ekibinden Profesör Hajime Ito (solda) ve Doçent Koji Kubota. Kredi: ICReDD tarafından sağlanan fotoğraflar

Doç. Dr. Koji Kubota, “Çevresel kaygıları ele alma ve CO2 emisyonlarını azaltma ihtiyacının artmasıyla, organik çözücüler gerektirmeyen kimyasal reaksiyonlar geliştirmek önemlidir” dedi. “Grignard reaktifleri tartışmasız en iyi bilinen, endüstride yaygın olarak kullanılan reaktiflerdir ve bu nedenle çalışmalarımız, büyük miktarda kimyasalın üretilme şeklini temelden değiştirebilir ve çevre üzerindeki etkinin önemli ölçüde azalmasına yol açabilir.”

Referans: “Magnezyum bazlı karbon nükleofillerin havadaki mekanokimyasal sentezi ve organik sentezde kullanımları” 18 Kasım 2021, Doğa İletişimi.
DOI: 10.1038/s41467-021-26962-w





#Yıllık #Tepki #Başını #Döndürdü