一种制造化学中应用最广泛的化合物的新方法可能会彻底改变工业生产过程,使其更便宜、更简单、更环保。
北海道大学的科学家领导的一组研究人员开发出了一种更简单、更环保的生产方法格氏试剂,其中最重要的和广泛使用的类型的试剂的化学工业,大大减少了有害有机溶剂的使用,可能会导致降低生产成本。这一新过程发表在《自然通讯》杂志上。
格氏试剂是制造碳-碳键(有机分子的组成部分)的一种常用方法的基本成分。这些试剂是120年前发现的,但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,没有暴露在湿气和氧气中。这导致了一个复杂、精细和昂贵的过程,产生了对环境有害的废物。
研究人员通过减少有机溶剂的使用量和采用一种叫做球磨的机械化学技术来生产格氏试剂来回避这些问题。这些反应物,金属镁和有机卤化物,连同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——大约是传统方法中用量的十分之一——被添加到固体反应物中。然后,室内旋转了一个小时,使球旋转并撞击固体反应物,帮助它们充分混合和反应,形成膏状的格氏试剂。
研究人员甚至成功地利用有机卤化物创造了新的格氏试剂,这些有机卤化物在有机溶剂中溶解度很低,而传统方法通常无法制造这种试剂。避免大量使用有机溶剂使研究人员克服了溶解度问题,开辟了用不溶性化合物制备的格氏试剂进行新反应的世界。它还导致危险废物的大量减少。
另外,在有机溶剂用量较少的情况下,水或氧对格氏试剂的影响较大。这意味着从周围空气中去除水和氧气是不需要的,使这个过程更容易执行,成本更低。考虑到潜在的经济和环境效益,这一发现可能会对化学工业产生巨大的影响。
副教授Koji Kubota评论道:“随着解决环境问题和减少二氧化碳排放的需求日益增长,开发不需要有机溶剂的化学反应非常重要。”“格氏试剂可以说是工业中最知名、最常用的试剂,所以我们的工作可以从根本上改变大量化学品大规模生产的方式,从而显著减少对环境的影响。”