120-летняя реакция перевернулась

Новый метод создания одного из наиболее широко используемых в химии классов соединений может произвести революцию в промышленных процессах, сделав их более дешевыми, простыми и экологически безопасными.

Группа исследователей под руководством ученых из

Университет Хоккайдо
Основанный в 1876 году как сельскохозяйственный колледж Саппоро, Университет Хоккайдо (Hokkaid daigaku или Hokudai) является японским национальным университетом в Саппоро, Хоккайдо. Он был выбран правительством Японии как лучший университет в рамках проекта Top Global University Project.

“> Университет Хоккайдо разработали более простой и экологичный метод производства реактивов Гриньяра – одного из наиболее важных и широко используемых типов реактивов в химической промышленности – который резко сокращает использование опасных органических растворителей и может привести к снижению производственных затрат. Об этом новом процессе было сообщено в Nature Communications.

Более простой способ получения реактивов Гриньяра

(Слева) Реакционная смесь металлического магния и галогенида после одного часа измельчения в шаровой мельнице. Использование этого материала в последующих реакциях привело только к 6% выходу желаемого продукта. (Справа) Тот же процесс, но с добавлением небольшого количества органического растворителя в начале. Использование этой пастообразной формы реагента Гриньяра в последующих реакциях привело к выходам до 94% желаемого продукта. Предоставлено: Кодзи Кубота.

Реагенты Гриньяра – важный ингредиент в обычном методе создания углерод-углеродных связей, строительных блоков органических молекул. Эти реагенты были открыты 120 лет назад, но из-за их нестабильности традиционный метод производства, который до сих пор используется, осуществляется в токсичных органических растворителях и без воздействия влаги и кислорода. В результате получается сложный, деликатный и дорогостоящий процесс, в результате которого образуются экологически опасные отходы.

Исследователи обошли эти проблемы, сведя к минимуму количество используемого органического растворителя и применив механохимический метод, называемый шаровой мельницей, для производства реактивов Гриньяра. Реагенты, металлический магний и галогенорганические соединения, загружали в металлическую камеру вместе с шаром из нержавеющей стали. На ключевом этапе к твердым реагентам добавляли небольшое количество органического растворителя – примерно одну десятую количества, используемого в обычных методах. Затем камеру вращали в течение одного часа, в результате чего шар вращался и ударялся о твердые реагенты, помогая им тщательно перемешиваться и реагировать, образуя пастообразный реагент Гриньяра.

Синтез реактивов Гриньяра

(Верхняя панель) Традиционный метод синтеза реактивов Гриньяра путем взаимодействия магния и галогенидов в органических растворителях. Этот метод используется уже 120 лет. (Нижняя панель) Новый метод синтеза реагентов Гриньяра путем смешивания реагентов в шаровой мельнице с минимальным использованием органических растворителей. Этот метод можно использовать в окружающем воздухе для проведения широкого спектра органических реакций с минимальным содержанием растворителя или без него. Предоставлено: Рина Такахаши и др. Nature Communications. 18 ноября 2021 г.

Исследователям даже удалось создать новые реактивы Гриньяра с использованием галогенорганических соединений, которые плохо растворяются в органических растворителях, что обычно не может быть получено обычным методом. Отказ от интенсивного использования органических растворителей позволил исследователям преодолеть проблемы растворимости, что открывает мир новых реакций с реактивами Гриньяра, приготовленными из нерастворимых соединений. Это также приводит к значительному сокращению количества опасных отходов.

See also  Цена Samsung A52 на последний Samsung 2022 года в июне, это 17 списков последних мобильных телефонов Samsung.

Кроме того, воде или кислороду труднее воздействовать на реактивы Гриньяра, когда используется меньше органического растворителя. Это означает, что удаление воды и кислорода из окружающего воздуха не требуется, что упрощает выполнение процесса и снижает его стоимость. Учитывая потенциальные экономические и экологические преимущества, это открытие может иметь огромное влияние на химическую промышленность.

Хадзиме Ито и Кодзи Кубота

Профессор Хадзиме Ито (слева) и доцент Кодзи Кубота из исследовательской группы Университета Хоккайдо и Института разработки и открытия химических реакций (ICReDD). Предоставлено: фотографии предоставлены ICReDD.

«Учитывая растущую потребность в решении экологических проблем и сокращении выбросов CO2, важно развивать химические реакции, для которых не требуются органические растворители», – прокомментировал доцент Кодзи Кубота. «Реагенты Гриньяра, возможно, являются наиболее известными и широко используемыми реагентами в промышленности, и поэтому наша работа может коренным образом изменить способ массового производства огромного количества химикатов, что приведет к значительному снижению воздействия на окружающую среду».

Ссылка: «Механохимический синтез углеродных нуклеофилов на основе магния в воздухе и их использование в органическом синтезе» 18 ноября 2021 г., Nature Communications.
DOI: 10.1038 / s41467-021-26962-w

Leave a comment

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.