全新设计的化学反应引出更高效生产格氏试剂的方法

2021年11月18日 21:23 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

格氏试剂是制造碳-碳键(有机分子的组成部分)的常用方法中的一种基本成分。这些试剂在120年前就被发现了,但是由于它们的不稳定性,今天仍然使用的传统生产方法是在有毒的有机溶剂中进行的,并且没有暴露在水分和氧气下。这带来了一个复杂、精细和昂贵的过程,并产生了对环境有害的废物。研究人员通过最大限度地减少有机溶剂的使用量,并通过采用一种称为球磨的机械化学技术来生产格氏试剂,从而避开了这些问题。

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反应物、金属镁和有机卤化物,与一个不锈钢球一起被装入一个金属室。在一个关键步骤中,少量的有机溶剂--大约是传统方法中使用量的十分之一--被添加到固体反应物中。然后,试验室旋转一小时,使球翻滚并撞向固态反应物,帮助它们充分混合和反应,形成糊状的格氏试剂。

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通过在有机溶剂中让镁和有机卤化物反应来合成格氏试剂的传统方法。这种方法已经使用了120年。而新研发的通过在球磨机中混合反应物来合成格氏试剂的新方法,有机溶剂的用量最小。这种方法可以在环境空气中使用,实现广泛的有机反应,几乎没有溶剂。

研究人员甚至成功地利用在有机溶剂中溶解度较差的有机卤化物制造了新的格氏试剂,这些试剂通常不能用常规方法制造。避免大量使用有机溶剂使研究人员克服了溶解性问题,这为用不溶性化合物制备的格氏试剂进行新的反应开辟了一条新路,更不用说这还让危险废物的大幅减少。

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此外,当使用较少的有机溶剂时,水或氧气更难影响格氏试剂。这意味着不需要从周围的空气中去除水和氧气,使该过程更容易执行,成本更低。鉴于潜在的经济和环境效益,这一发现可能对化学工业产生巨大影响。

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北海道大学和化学反应设计与发现研究所(ICReDD)的研究小组的伊藤恒一教授(左)和久保田浩二副教授。

"随着解决环境问题和减少二氧化碳排放的需求越来越大,开发不需要有机溶剂的化学反应非常重要,"久保田浩二副教授评论道。"格氏试剂可以说是工业中最知名、最常用的试剂,因此我们的工作可以从根本上改变大量化学品的规模生产方式,从而大大减少对环境的影响。"

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