Elektrokimya, Daha Yeşil Yeni Bir Yol Sağlar
Fotoğraf: Sülfonamidlerin sentezi için seçilmiş stratejiler. (DABSO = 1,4-diazabisiklo [2.2.2] oktan-bis (sülfür dioksit) eklentisi; DIPEA = N, N-diizopropiletilamin)
Almanya’da bulunan kimyagerler elektrokimyayı kullanarak sülfonamidleri sentezlemenin yeni ve basit bir yolunu keşfettiler. Bu yeni proses sert koşulları önler ve aromatik kısımların hiçbir ön işlem veya değişiklik görmeden doğrudan işlevselleştirmesi için kimyagerlere olanak sağlar. Ayrıca, reaksiyon sürekli sistemler için ölçeklendirilebilir ve endüstriyel alımı hızlandırabilir.
Sülfonamid fonksiyonel grubu ilaçlarda, tarım kimyasallarında ve boyalarda her yerde bulunur ancak aromatik olanların hazırlanması klorosülfürik asit veya yüksek sıcaklık kaplinleri (…) ve pahalı metal katalizörleri gibi aşındırıcı ürünler gerektirir. Bazı elektrokimyasal yaklaşımlar süreci basitleştirse de, başlangıç malzemesi olarak aromatik tiyollere ihtiyaç duyar. Çalışmaya öncelik eden Almanya’nın Mainz kentindeki Johannes Gutenberg Üniversitesi’nden Siegfried Waldvogel, tiyofenollerden başlamanın atom ekonomisi açıdan mantıksız olacağını açıkladı. Bunun önce aromatik parçanın işlevselleştirilmesi, gereksiz adımlar eklenmesi ve süreci daha pahalı hale getirilmesi gerektiği anlamına geldiğini ekledi. Tiyofenollerin de havaya duyarlı olduğunu ve sadece birkaçının ticari olarak mevcut olduğunu ve tabii ki, gerçekten koktuklarını not ediyor Waldvogel.
Bu yeni metodoloji, elektriğin tek oksidan olduğu tek adımlı metalsiz bir alternatiftir. Çözeltiye girdikten sonra amin kükürt dioksit ile reaksiyona girer ve amidosülfinat olarak bilinen bir ara ürün oluşturur. Şimdi, hem oksijen hem de kükürt daha önce elektrik akımı sayesinde radikal bir katyona oksitlenmiş aromatik halkaya saldırabilir. Waldvogel bu reaksiyonu kontrol etmek için çözücülerini çok dikkatli bir şekilde seçtiklerini söyledi. Oksijen atomlarıyla güçlü hidrojen bağları oluşturan, saldırılarını engelleyen ve karbon-kükürt bağlarının oluşumuna yol açan heksafloroizopropanol kullandıklarını ekledi.
ABD’de bulunan SCRIPPS Research’de sentetik organik kimyager olan Phil Baran, bu ikili sürecin basit bir elektrokimyasal kurulum kullanılarak amidosülfinat, arilasyon ve oksidasyonun oluşumunu içerdiğini söyledi. Sülfonamidlere doğrudan erişme yeteneği… büyük olasılıkla süreç kimyagerlerini bu rotalara öncelik vermeye teşvik edeceğini ekledi.
Waldvogel, makaleyi Merck’in New Jersey, ABD’deki Proses Araştırma ve Geliştirme laboratuvarlarında ortak çalışanlarla birlikte yazdı. Bu tür metodolojilerle çok ilgilendiklerini belirtti.
İlk sentetik antibiyotiklerden biri olan prontosil’in keşfinden bu yana, sülfonamidler ilaç keşfinde önemli bir fonksiyonel grup haline gelmiştir. Waldvogel sülfonamidlerin, amidlerin yapısal benzeri olduğunu ancak daha kararlı yapıya sahip olduğunu, amidlerin aksine enzimlerin sülfonamidleri hidroliz edemediğini bunun da ilaç endüstrisi için ilgi çekici olduğunu ekledi.
Dahası ABD’deki Utah Üniversitesi’nden elektrokimya uzmanı Shelley Mİnteer’e göre bu yöntem geleneksel alternatiflerden ‘daha yeşil ve daha güvenli’ ve ‘kükürt dioksiti yeniden kullanmak için bir yol sağlayabilir. Fosil yakıtların yakılması, elektrik santrallerinin kimyasal süreçler kullanarak baca gazlarından temizlediği kükürt dioksit üretir.
Genellikle şarap üreticileri tarafından koruyucu olarak kullanılan sülfitler oluşturmak için kireç gibi temel tuzlarla reaksiyonlar tarafından yakalanır. Ancak talebin genellikle düşük olduğunu, yöntemlerinin bu atık ürünü geri dönüştürmek için yeni bir fırsat sunduğunu ekledi Waldvogel.
Ekip, konseptlerinin ölçeklenebilir olduğunu ve gram ölçeklerinde birkaç ürün yaptığını gösterdi. Minteer, geliştirilen stratejinin akış tabanlı elektroliz sistemlerine kadar kolayca ölçeklendirilebileceğini belirtti. Waldvogel’in ekibinin bunu yapabilecek uzmanlığa sahip olduğunu ekledi.
Baran, pahalı kimyasal oksidanların veya önceden işlevselleştirilmiş başlangıç malzemelerinin ortadan kaldırılmasının, sürekli mevcut olan bu moleküllere yönelik genel maliyeti düşürdüğünü savunuyor. ‘Bu, sürdürülebilir sentez için büyük bir adım olduğunu söyleyerek bitiriyor.
Kaynak: chemistryworld.com
