Det mycket använda kemtvätt- och avfettningslösningsmedlet perc kan omvandlas till användbara kemikalier genom en ny, ren, säker och billig procedur. Kobe University-upptäckten som använder UV-aktivering på begäran kan öppna vägen till upcycling perc och därmed bidra till ett mer hållbart samhälle.
Organisk syntes är produktion av användbara kemikalier, såsom droger, från andra tillgängliga kemikalier. Kemister använder vanligtvis källmaterial för att skapa enkla byggstenar, såsom karbonatestrar, och kombinera dem till allt mer komplexa strukturer.
Källmaterialen för detta måste vara reaktiva, vilket också vanligtvis gör dem giftiga, som det vanliga fosgenet. Av denna anledning letar kemister ständigt efter nya källmaterial som är säkrare och mer miljövänliga samtidigt som de behåller sin reaktivitet. Helst skulle de vilja använda rikliga och säkra avfallsmaterial och förvandla dem till användbara produkter utan att den processen också resulterar i giftiga biprodukter.
Forskargruppen vid Kobe University vid TSUDA Akihiko är specialiserad på att utveckla organisk syntes med en kruka och flöde med hjälp av UV-ljus.
Sådana reaktioner har fördelarna att de ger en sluten miljö där ofarliga källmaterial kan fotoaktiveras av högenergiljuset vid behov, vilket eliminerar behovet av att införskaffa eller lagra eventuellt giftiga källmaterial, och att alla reaktiva och därmed möjligen farliga produkter kan omedelbart reageras ytterligare med andra föreningar, vilket eliminerar behovet av att extrahera dem eller risken för att de läcker ut i miljön.
De har nu byggt på sin erfarenhet och samarbetat med den japanska materialtillverkaren AGC Inc. för att förfina sin process. Tillsammans fokuserade de på ett attraktivt mål, det vanligt använda avfettnings- och kemtvättmedlet perc, eller perkloretylen som kemister kallar det, som är ofarligt och produceras i stora mängder över hela världen.
Publicering i The Journal of Organic Chemistry , beskriver partnerskapet mellan akademi och industri en metod för att omvandla perc till karbonatestrar och kloroform, värdefulla byggstenar för vidare organisk syntes, effektivt och i stora mängder utan någon direkt hantering av giftiga källmaterial som fosgen.
Tsuda förklarar, "Eftersom perc är obrännbart och tillräckligt stabilt för att användas som lösningsmedel, har dess användning som råmaterial för organisk syntes fått lite uppmärksamhet. Men genom att använda vår ursprungliga foto-på-beställning organisk syntesmetod har vi lyckats för första gången samtidigt som industriellt viktiga karbonater och kloroformer erhölls från den källan."
Dessutom, för att ytterligare minska miljöpåverkan från deras system, testade de att ersätta konventionella kvicksilverlampor som avger högenergi UV-ljus med LED-lampor som genererar milt UV-ljus. Även om det krävde en viss modifiering av reaktionsprocessen, kunde de fortfarande framgångsrikt syntetisera de önskade produkterna, vilket öppnade upp ännu större potential för att göra organisk syntes mer hållbar.
Tsuda är hoppfull om miljöpåverkan från deras nya utveckling. Han säger, "Det är en säker, billig, enkel och miljövänlig kemisk reaktion. Jag förväntar mig att denna nya metod för att utnyttja och återanvända perc, som används i stora mängder över hela världen, kommer att vara ett viktigt steg mot att förverkliga en koldioxidneutral och hållbart samhälle."
Mer information: Photo-on-Demand In situ One-Pot-syntes av karbonatestrar från tetrakloretylen, The Journal of Organic Chemistry (2024). DOI:10.1021/acs.joc.3c02588
Tillhandahålls av Kobe University
