5.2: Реагантні концепції

Last updated
Save as PDF

Page ID: 21195

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Основні поняття

Можливість робити хімію за допомогою, наприклад, нерухомого субстрату дуже відповідає концепціям, які ми вивчаємо. Ми досліджували функціональність і потужність колонок з упакованим шаром, які роблять хімію, як правило, робиться в розчині з розчиненими розчиненими речовинами. Реактор з упакованим шаром може забезпечити джерело протонів, іонів або інших хімічних речовин, які можуть впливати на хімію. Іонообмінна система може виконувати іонний метатез, тобто замінювати аніон (X ^-m) у розведеній сольовій системі (M ⁺ⁿ) _m (X ^-m) _n для аніону, збагаченого на упакованому шарі. Нижче наведено приклад процесу, що цікавить. Розчинена речовина (суміш білків) завантажується на теплообмінник і згодом адсорбується до карбоксиметиланіонной субстрату (порогену). Цей процес, як правило, характеризується як легкий процес рівноваги, в якому білкова суміш може замінити катіони натрію. Поглинання УФ може слідувати загальному зміщенню, як показано на графіку внизу праворуч (^1-й: пік аніону Мес; ^2-й і ^3-й піки - бажане речовина хлориду білка).

Рис 5-1.PNG — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Показано спрощене уявлення про те, як відбувається метатез на катіонообмінних і аніонообмінних пластах. Етапи процесу замінюють катіони натрію на позитивно заряджені водні, тоді як одночасно хлорид замінюється негативно зарядженими гідроксидами, щоб привести до води. http://www.pharmaguideline.com/2014/09/mixed-bed-ion-exchanger-inpurified-water - system.html

Заміна небезпечних речовин

Поширена помилка в хімії полягає в тому, що ми повинні бути пильними лише тоді, коли знаємо, що працюємо з небезпечною сполукою. Насправді до всіх речовин слід ставитися з тим рівнем поваги, якого вони заслуговують. Навіть сіль може бути подразником при неправильному використанні. Найбільш важливими критеріями, які слід враховувати при оцінці небезпеки речовин, є наступні:

Ефективність: альтернатива повинна здійснювати бажану трансформацію з порівнянною або чудовою ефективністю
Безпека: альтернативний реагент повинен демонструвати знижену летючість, горючість, токсичність та/або реакційну здатність, а також підвищену стабільність
Вплив на навколишнє середовище: альтернативний реагент повинен представляти зменшений вплив на навколишнє середовище

Кожен з перерахованих вище трьох критеріїв може бути використаний при оцінці сполуки щодо рівня небезпеки. Очевидно, що ефективність слід підкреслити, інакше немає необхідності йти далі із заміною.

Неорганічні та органічні опори

Опори або риштування або шаблони являють собою фіксоване середовище для прямої мети цільового перетворення. Ми будемо використовувати наступний документ (показані назва, автори та анотація) для нашого обговорення в цій частині глави.

«Паперовий іммобілізований фермент як зелений мікроструктурований каталізатор» Хіротака Кога, Такуя Китаокабк та Акіра Ізогайя; DOI: 10.1039/c2jm30759f

Легке та безпосереднє введення метакрилоксигруп в целюлозний папір здійснювалося за допомогою технології силанового зчеплення, що призвело до поліпшення гідрофобності та як сухої, так і мокрої фізичної сили паперу. Потім була здійснена іммобілізація ферментів ліпази на метакрилат-модифікований папір, можливо, за рахунок гідрофобної взаємодії. У готовому вигляді іммобілізована ліпаза на метакрилатмодифікованому папері мала специфічну для паперу практичну корисність. Під час періодичного процесу для неводної переетерифікації між 1 фенілетанолом та вінілацетатом для отримання 1- фенілетилацетату, папероіммобілізована ліпаза показала високу каталітичну активність, селективність та багаторазове використання, припускаючи, що метакрилокси групи, введені в целюлозний папір, грали ключову роль в гіперактивації ліпаз. Крім того, більш висока продуктивність 1-фенілетилацетату була досягнута в системі реакції безперервного потоку, ніж в системі періодичної дії, що свідчить про те, що взаємопов'язана пориста мікроструктура паперу забезпечувала сприятливі шляхи потоку для розчину реагенту. Таким чином, паперовий іммобілізований фермент, як очікується, буде пропонувати зелений каталітичний матеріал для ефективного виробництва корисних хімічних речовин.

Те, що ми відзначаємо в цій «папері», - це «розумна» експлуатація паперу як пористої мікрореакційної камери (взаємопов'язаних шляхів) для реакції переетерифікації між 1-фенілетанолом та вінілацетатом для отримання 1-фенілетилацетату, як показано нижче:

Рис 5-2.PNG — Малюнок\(\PageIndex{2}\): Реакція інтересу (переетерифікація) на тверду основу (целюлозний папір) між 1 фенілетанолом і вінілацетатом, що призводить до вироблення 1- фенілетилацетату. Відтворено з «Паперовий іммобілізований фермент як зелений мікроструктурований каталізатор» Хіротака Кога, Такуя Китаокабк та Акіра Ізогая; DOI: 10.1039/c2jm30759f

Ця дослідницька робота досліджує можливість каталізувати реакції, що цікавлять, використовуючи природні каталізатори (ферменти). У цьому випадку реакції, що каталізуються ліпазою (наприклад, етерифікація, переетерифікація, аміноліз, ацилювання та тіо-трансестерифікація), які можуть бути проведені в неводних середовищах, були досліджені в синтезі багатьох корисних хімічних речовин для харчових, косметичних, фармацевтичних та біодизелів.

Однак ліпази, як правило, нестабільні у неводних середовищах через агрегацію, денатурацію або якусь іншу форму дезактивації. Ферменти часто іммобілізуються на допоміжних матеріалах (кремнезем, кераміка, вуглець, смоли), щоб забезпечити повторне використання, переваги ізоляції та стабільність у неводних середовищах. Їх дослідження дало низку переваг для використання цієї зеленої системи, включаючи асиметрію складу кінцевого продукту:

Рис 5-3.PNG — Рисунок\(\PageIndex{3}\): Енантіоселективність іммобілізованої ліпази на метакрилат-модифікованому целюлозним ватманом. Температура реакції = 23° C; швидкість перемішування = 150 об/хв. Відтворено з «Папероіммобілізованого ферменту як зеленого мікроструктурованого каталізатора» Хіротака Кога, Такуя Китаокабк та Акіра Ізогая, DOI: 10.1039/c2jm30759f

На малюнку 5-3 показано, що паперова система заохочує утворення енантіомеру «R» на відміну від S (не виявлено). Така знахідка сигналізує про значення простого, легкого та висококонсервованого підходу до енантіоселективного та високого врожаю (50%, 5 годин.).