Химическая промышленность использует реакцию со взрывоопасными химикатами уже более 100 лет — теперь ученые Мюльхайма обнаружили более безопасную альтернативу. Группа Риттера Института Макса Планка в Мюльхайме/Руре опубликовала статью под названием «Восстановление нитратов обеспечивает более безопасную химию арилдиазония» об арилдиазонии в науке.
Взрывы и отравления. Серьезные травмы и даже смерть. В истории химической промышленности неоднократно происходили аварии, иногда со смертельным исходом, часто вызванные опасными и взрывоопасными химическими веществами, необходимыми для определенных реакций.
К таким химическим веществам относятся соли арилдиазония, которые используются уже 140 лет. Они очень реакционноспособны и поэтому чрезвычайно полезны для производства других соединений, например красителей. Однако высокая реакционная способность означает, что изолированные соли арилдиазония не очень стабильны и поэтому могут реагировать непреднамеренно, а иногда и со взрывом.
23 декабря 1969 года произошел особенно серьезный взрыв этих химикатов на предприятии Ciba AG в Базеле. Здание было разрушено, а тяжелые куски реактора полетели в воздух. Трое рабочих погибли и 31 получил серьезные ранения. Несмотря на такие ужасающие сообщения, работа над солями арилдиазония продолжается.
Команда, возглавляемая профессором доктором Тобиасом Риттером, директором Института Макса Планка Коленфоршунга, теперь преуспела в том, чтобы сделать рискованную химию с солями арилдиазония значительно более безопасной. Мюльхаймский протокол не только делает использование этих соединений менее опасным, но и потенциально открывает возможности для разработки новых реакций.
«Обычно использование солей диазония происходит в два этапа: сначала вы изолируете или накапливаете опасную соль диазония, а затем на втором этапе превращаете ее в желаемый продукт. В нашем проекте мы объединяем два этапа синтеза. и перейти к нужному продукту без накопления соли диазония , что значительно снижает риск взрыва», — объясняет Тим Шульте, докторант из группы Тобиаса Риттера.
Традиционно соли арилдиазония синтезируют из анилинов с азотистой кислотой или с нитритными соединениями — реакция, которая за последние годы не претерпела особых изменений. Реакцию необходимо проводить при низких температурах (ниже 5°С), поскольку соли арилдиазония при более высоких температурах нестабильны. Однако Хавьер Матеос, постдокторант группы, и Шульте открыли новый метод, который позволяет присутствие различных нуклеофилов в реакционной смеси.
Новая стратегия основана на использовании естественного процесса восстановления нитратов, который осуществляется в растениях. Исследователям удалось имитировать естественный процесс в пробирке и объединить его с химией арилдиазония, чтобы разработать более безопасный метод синтеза. Таким образом, можно избежать вышеупомянутых ограничений, связанных с традиционными методами, таких как температурная чувствительность и необходимость использования сильных кислот.
Поскольку исследователи объединили несколько этапов в своем новом протоколе, большие концентрации опасного вещества вообще не возникают. И это еще не все, что открыли ученые из Мюльхайма.
«Для нашего метода синтеза мы используем химикаты, которые в больших количествах используются в промышленности по производству удобрений и топлива и поэтому недороги», — говорит Шульте. Это может сделать путь синтеза чрезвычайно интересным для компаний химической промышленности, поскольку он означает снижение производственных затрат.
«Решение проблемы действительно могло быть найдено 100 лет назад, но реакция, обнаруженная сейчас, вероятно, не была бы запланирована таким же образом», — говорит Тобиас Риттер.
«Комбинация химических веществ, которая в конечном итоге дает хорошие результаты, была обнаружена случайно, когда мы работали над другим проектом», — рассказывает Матеос. Хотя используемые реагенты были известны уже давно, их потенциал для химии диазония до сих пор просто игнорировался.
Новый метод также интересен с научной точки зрения, поскольку теперь можно использовать новые химические подходы, которые были бы невозможны при использовании классического метода из-за высокого риска взрыва и нестабильности соединений.
