挪威的科学家表明,植物油和相关脂质可以在各种均匀的金属催化反应中取代常规有机溶剂。

大多数化学反应发生在溶液中,而溶剂占了制造化学产品所需材料的很大一部分。工业中许多严重依赖溶剂的物质都是从化石燃料中提取出来的,是污染物。化学界长期以来的一个愿望是找到一种替代溶剂,它可以在不造成环境负担的情况下促进反应。

考虑到可持续性,ashot gevorgyan和UiT的同事们挪威北极大学决定测试植物油和相关脂类作为替代溶剂。Gevorgyan说:“食用油安全、容易获得而且便宜……它们与化学合成中使用的化石衍生的普通溶剂有许多特性,可以成为合理的替代品。”他提出,它们的惰性、低挥发性、高热稳定性和可调谐极性使它们成为进行交叉偶联反应的理想溶剂。类似的油以前被用作萃取剂和反应溶剂,但直到现在还没有被用于均相金属催化反应,这在精细化学合成中是普遍存在的。

本集团通过在油菜籽油中进行流行的铃木 - 宫颈反应;探索性实验表明它有效但得到了低于分离的产量。他们意识到,具有有效的高通量筛选方法将加快优化反应条件。植物油的性质意味着常用纯化方法不适合。'[不像]传统溶剂,它们没有沸点。因此,在植物油中获得的产品的分析和分离需要特殊的技术,“Gevoryan解释说。他们发现NMR光谱可用于有效分析粗反应混合物。用这种方法在手中筛选了从三叶素和葵花籽油的各种脂质,通过蜂蜡和羊毛脂。虽然大多数油是合适的,但植物油通常以几乎定量的产率赋予产品。然后将这些溶剂延伸到Hiyama,Stille,Heck和Sonaghashira交叉偶联,这些交叉偶联常见于合成化学家常用。 In most cases, the team observed high reaction efficiencies.

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资料来源:©Ashot Gevoryan / Uit挪威北极大学

该团队在植物油中测试了4-甲苯硼酸和3,5-双(三氟甲基)溴苯之间的模型反应(菜籽油,向日葵油,橄榄油,大豆油,玉米油,鳄梨油,芝麻油,米糠油,椰子油,油混合物),源自动物(黄油,鱼油),半合成油(三循环素和呋喃酮)以及相关天然蜡(Carnauba蜡,蜂蜡和羊毛脂)的甘油三酯

这些交叉偶联反应都需要使用碱。一些强大的基础或水的存在皂化油。皂化是用于产生肥皂的过程,它改变了油的化学结构,并将它们转化为蜡质固体。该团队通过使用无水反应条件来绕过这种不期望的过程,并仔细选择较弱的碱。

为了探讨废油的可能性,油菜籽油的炸土豆炸八个小时随后使用所得油在反应中。再次,反应很好。

净化障碍

使用油作为溶剂的一个挑战是产品的净化。由于植物油是非挥发性和非极性的,用普通的有机溶剂提取是不可能的。相反,研究人员利用了油的低挥发性,并使用真空蒸馏来分离产品,尽管他们也必须用传统技术进一步提纯产品。该小组还使用了柱层析法,用可再生的萜烯洗脱液直接从油中纯化产品。在这两种技术中,油都可以回收再利用。

“最近的立法使长期以来对溶剂的寻找变得紧迫……人们越来越认识到,我们需要新的、良性的、理想的可再生溶剂。”在这项研究中提出的植物油当然符合许多关键标准,它们在一些重要的有机反应中的应用也得到了很好的说明詹姆斯克拉克他是英国约克大学的绿色化学专家。

不过,克拉克也有一些保留意见:“虽然部分讨论了可重复使用和分离的关键问题,但它们仍将是一个问题,对纯度的问题和对使用食品级化合物的(情感)担忧也将是一个问题。”植物油是一个受欢迎的绿色溶剂工具包的补充,但它们的使用可能仅限于利基应用。

Gevorgyan说,他认为,最高的烹饪油可以具有有机成分和酶学,其中[条件]非常像活细胞中存在的那些。