Güvenli ve Ölçeklendirilebilir Elektro Kimyasal Redüksiyon

Lityum-iyon akü teknolojisi, elektro kimyasal reaksiyon stratejisine ilham veriyor.

Pfizer’da çalışan kimyagerler, Parkinson hastalığına karşı ilaç adayı olan sumanirol’ü kilogram ölçeğinde incelemenin yollarını araştırdıklarında, son adım için sadece bir seçenek gördüler. Sıvı amonyakta sodyum ya da lityum metal kullanılmasını içeren bir reaksiyon olan Birch indirgenmesini yapmaları gerekecekti. Bu reaksiyon son çareydi: Kriyojenik sıcaklıklara, lityum metalinin serbest bırakılabilmesi için özel bir ekipmana ve üç Boeing 747 uçağını doldurmaya yetecek kadar amonyak gazına ihtiyaç vardı. Arta kalan lityum söndürülmesiyle 2.300 L hidrojen gazı üretildi.

Scripps Research’ün organik kimyagerlerinden Phil S. Baran, “Bunu bir daha asla yapmayacağına yemin etti” dedi. Pfizer’daki sorunu öğrenen Baran, Utah Üniversitesi’ndeki elektrokimyager Shelley D. Minteer ve Minnesota Üniversitesi’ndeki hesaplamalı kimyager Matthew Neurock ile elektro kimyasal indirgeme olasılığını araştıran bir gruba liderlik etmek üzere güçlerini birleştirdi.

Pek çok elektrokimyasal oksidasyon örneği olmasına rağmen, redüksiyon örnekleri nadirdir. Minteer’in açıkladığı problem; aşırı elektrik potansiyelinin, elektrotlardaki dengesizliğe ihtiyaç duymasıdır. Araştırmacılar, lityum-iyon pilleri korumak için kullanılan bir kaplama stratejisini kullanabileceklerini, böylece pillerin yanmadan birkaç kez şarj edilebileceklerini fark etti. Ekip, reaksiyon sırasında katot üzerinde koruyucu bir tabaka oluşturacak kimyasal olan tris (pirolidino) fosforamid (TPPA) ekledi.

Bu strateji sadece sumanirol (gösterilen) sentezinde değil, aynı zamanda McMurry kuplajları, indirgeyici keton deoksijenasyonları ve epoksit açıklıkları dahil olmak üzere diğer birkaç çözünen metal tipi indirgeme için de geçerlidir. Redüksiyon çevredeki oda sıcaklığında gerçekleşir.

Çin Tarım Üniversitesi’de elektrokimyager olan Jie An, süreci “sentetik kimya çalışan kimyagerler için faydalı bir araç” olarak nitelendirmektedir. Ancak MilliporeSigma’da 5 mL’si 133 ABD dolara satılan TPPA’nın yerine daha ucuz ve daha çevreci bir alternatif kullanılması durumunda daha erişilebilir olacağını belirtti. Baran, TPPA içermeyen bir protokolün büyük ölçekli bir akış sisteminde belirli substratlar için çalıştığını söyledi.

Kaynak : acs.org