[好文] 用水做溶劑進行反應是真環保嗎?
http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/fulltext/114188901/PDFSTART
"Water in Organocatalytic Processes: Debunking the Myths"
Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 3798 – 3800
這是一篇兩頁的小Essay 但是我覺得超棒
用水做organocatalytic反應真是"綠色"."有效率"嗎?
讓英國皇家學院化工系教授來破解這其中的迷思
===================== 用水做溶劑就是綠色化學嗎? =============================
水對環境無害而且安全 同理可證水相反應就是環保的嗎?
NO 只有"純水"才是真無害
我們要面對的問題其實是 "要怎麼把有機物從水中移除!!"
這是長期被忽略掉的問題
常見處理方法:加入有機物來萃取有機物
這只會使問題變得更糟
檢視目前論文 發現所謂在水相進行"環保"的organocatalytic反應
需要加入10倍..甚至30倍於水的有機溶劑來work up
考量一個反應是不是真的"Greenness"
不僅需要考慮反應溶劑 而也要對反應的work up考量在內
反應所排放廢水中所含溶劑將來都會受到更嚴格的殘留檢視
縱使是乙醇.乙酸乙酯這些生物可代謝物質
超過0.1~1.5%也是對微生物會有致命影響
水溶液中的有機物可以用抽氣.焚化.活性碳處理
抽氣耗能.水溶液不易焚化.活性碳需燃燒掉
綜合所有結果所得結論
當前利用有機溶劑進行反應會比水相反應更便宜.更方便 也更對環境比較好
另外我們常會將兩化合物之一量提高
reagent也同時做solvent
很多所謂"solvent free"的反應都落在這區
反應物當量A:B = 1:10
在學術上也許我們不鳥這其他九當量的化合物
但是對工業來講 這多的九當量不只增添環境的麻煩
也不符合原子經濟(atom economy)
使用有機溶劑反而會是更經濟.環保的選擇
====================用水做溶劑進行反應有多"efficient"?========================
很多論文在討論水相organocatalytic反應時
都會引用Breslow的例子
Breslow在經過一系列仔細.嚴密的實驗後
發現在水相進行Diels-Alder反應可以有顯著的加速
這樣的加速效果是由於非極性化合物會在反應過渡態時被帶在一起
(hydrophobic effect)
但是這樣的引用是會誤導人的
所有的水相organocatalytic反應
都沒有經過這樣嚴密的檢視來推斷在反應中到底水是扮演甚麼角色
唯一比較接近的是Pihko注意到有水存在會催化proline進行aldol reaction
不過他們實驗發現水是減緩proline去活化速度 而非催化
再者 這背後真正的原因何在 至今未知
當我們聽到"aqueous"."organocatalytic"這些詞的時候
好像會覺得很環保.很有效
這可能會使在科學追尋目標上失了焦
舉例來說 Jacobsen發明Co-salen催化epoxide kinetic resolution
這是真正solvent free的反應 而且催化劑量可以低至0.0001%
一當量racemic epoxide和0.55當量的水
可以得到幾乎0.5當量光學純的diol和0.5當量光學純的epoxide
不幸的是這樣出色的反應因為kinetic resolution方法先天劣勢 (理論產率最高50%)
而並未受到綠色化學的注意
仔細一想 Jacobsen的發明思維很有可能引領出更有效率的反應阿
所以我們是不是應該要認真思考
到底所謂的有效率.綠色反應是甚麼呢?
俊毅Bird Man
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