Ses Kaynaklı Mekanokatalizle Klik Kimyası
Fotoğraf : Bir metal yüzey, rezonans akustik karıştırma altında klik reaksiyonlarını doğrudan katalize edebilir
Araştırmacılar doğrudan mekanik kataliz gerçekleştirmenin yeni bir yolunu geliştirdiler. Yöntem rezonans akustik karıştırma kullanıyor ve geleneksel bakır katalizli azid-alkin klik eşleşmesine (CuAAC) basit, ölçeklenebilir ve solventsiz bir alternatif sunuyor. Çalışmayı yöneten Birleşik Krallık Birmingham Üniversitesi’nden Tomislav Friščić, bunun kimyagerlerin kimyasal sentez hakkındaki düşüncelerini değiştirebileceğini ve ‘çözelti bazlı kimyadan tamamen çözücüsüz veya çözücü sınırlı mekanokimyasal ortamlara geçmelerine’ olanak sağlayabileceğini söyledi. Friščić, “Yeşil kimya yapmak için mükemmel bir yola çok yakın olabiliriz” diye ekledi.
Doğrudan mekanik kataliz ilk olarak 2009 yılında ABD’deki Cincinnati Üniversitesi’nden James Mack ve meslektaşları tarafından rapor edilmiştir. Metal katalizör olarak bilyalı değirmendeki bilye veya kap duvarlarını kullanır. Bununla birlikte, mevcut doğrudan mekanokataliz stratejilerinin çeşitli dezavantajları vardır. ABD’deki Vanderbilt Üniversitesi’nden metal bazlı mekanokimya uzmanı Tim Hanusa, Chemistry World’e ‘mekanokimyasal reaksiyonlar söz konusu olduğunda [öğütme ortamının] her zaman masum oyuncular olmadığını, bilyelerdeki metalin bir reaktif olarak işlev görebileceğini’ ve bunun da sentezleri karmaşıklaştırabileceğini söyledi.
Şimdi, Friščić ve meslektaşları, öğütme veya ezme ortamı gerektirmeyen doğrudan bir mekanokatalitik yöntem oluşturdular. Bu yöntem, rezonans akustik karıştırma (Ram) altında bir azid-alkin klik eşleşme reaksiyonunu katalize etmek için basit bir bakır tel bobini kullanıyor. Bir Ram makinesi reaksiyon kabını 60 Hz frekansında titreştirir, böylece reaksiyon karışımı, bu durumda benzil bromür ve fenilasetilen, birleşme reaksiyonunu katalize etmek için bakır bobin etrafında hafifçe sallanır. Birmingham grubu, antikonvülsan ilaç rufinamidini sentezlemek için Ram mekanik kataliz tekniğini test etti. Sentezi gram ölçeğine kadar ölçeklendirdiler ve şu anda çözeltide kullanılan yüksek sıcaklıklar veya çok adımlı işlemler olmadan bu fonksiyonel bileşiğe erişebileceklerini gösterdiler.
Doğrudan mekanokataliz mekanizması tartışma konusu olmuştur. Bazıları katalizin bilyelerin metal yüzeyinde gerçekleştiğine inanırken, diğerleri öğütmenin etkisiyle aşınan metal parçacıklarda meydana geldiğini düşünmektedir. Friščić’in grubu, Raman spektroskopisini kullanarak klik bağlantılarının ilerlemesini gerçek zamanlı olarak izlemiş ve sıfır dereceli, doğrusal kinetiği gözlemlemiştir. Friščić, bunun bir çözelti sentezinde görmeyi beklediğiniz şey olduğunu ve ‘bunun yüzey reaktivitesi olduğuna dair gerçekten güçlü bir gösterge’ verdiğini söyledi. Raman spektroskopisini NMR spektroskopisi ile birleştirerek reaksiyonun süzülen bakırın hiçbir yerinde ilerlemediğini gösterdiler. İngiltere’deki Bradford Üniversitesi’nden mekanokimyasal sentez uzmanı Deborah Crawford, bu Ram tekniğinin çözelti sentezine göre daha ilkel bir alternatif olduğunu ve “mekanik olarak aslında hiçbir şeyi değiştirmiyor olabilirsiniz, ancak [sentetik] yol daha verimli” olduğunu söyledi.
Crawford, bu tekniğin tek belirgin sınırlamasının Ram makinesinin masrafı olduğunu, ancak “Ram’i bir kez satın aldıktan [ya da ona erişim sağladıktan] sonra, devam ettirmenin aslında oldukça ucuz olduğunu” söylüyor. Friščić şu anda Birmingham’da mekanokimya ekipmanlarını daha fazla araştırmacı için erişilebilir hale getirmeyi amaçlayan bir mekanokimya tesisi kurma çalışmalarına katılıyor.
Friščić’in grubu, geliştirdikleri doğrudan mekanokataliz tekniğini 1 ve 100 kilogram arasında büyütmeyi ve bununla başka sentezleri de keşfetmeyi planlıyor.
Kaynak : chemistryworld.com
