Nowy inicjator reakcji w chemii organicznej

08 11 2024

Zespół naukowców z Uniwersytetu Warszawskiego oraz Instytutu Jožefa Stefana w Lublanie opracował metodę pozyskiwania nowego typu soli srebra. Odkrycie jest istotne dla przemysłu, ponieważ nowy związek jest wybitne silnym reagentem, można go stosować w mniej wymagających warunkach fizycznych, a jego wytwarzanie przebiega dość łatwo.

Badacze z Centrum Nowych Technologii (CeNT) UW, Wydziału Chemii UW oraz Instytutu Jožefa Stefana w Lublanie odkryli nowy związek. To siarczan zawierający dwuwartościowe srebro. W przypadku tej soli dwuwartościowość srebra oznacza bardzo silną reaktywność, co pozwala wykorzystać związek do przeprowadzania reakcji chemicznych, które dotąd były trudne, kosztowne lub niemożliwe do przeprowadzenia.

Cząsteczki organiczne z natury wykazują niską reaktywność. Oznacza to, że do przeprowadzania określonych typów reakcji z ich udziałem trzeba użyć katalizatorów lub zapewnić określone warunki fizyczne, bez których przeprowadzenie reakcji nie jest możliwe. Wiele procesów w chemii organicznej wymaga działania kilkuetapowego, które często zwiększa koszty produkcji i ceny finalnych produktów.

– Z perspektywy przemysłu opartego na chemii organicznej odkryliśmy coś bardzo poszukiwanego i pożądanego. Nauczyliśmy się syntetyzować w prosty sposób sól dwuwartościowego srebra, która jest tak silnym reagentem, że działa jak inicjator reakcji. Wystarczy jej minimalna ilość, by cząsteczki organiczne zaczęły ze sobą wchodzić w reakcje. Co więcej, ten związek działa silniej od wielu dotychczas znanych katalizatorów czy inicjatorów wykorzystywanych w przemyśle zajmującym się chemią organiczną – mówi prof. Wojciech Grochala z CeNT UW.

Reakcja łańcuchowa

Skąd tak wysoka reaktywność odkrytego związku? Ten rodzaj siarczanu srebra charakteryzuje niedobór jednego elektronu. To powoduje, że związek jest w stanie silnej nierównowagi i że jego cząsteczki poszukują możliwości wyrównania swojego potencjału. Bilansowanie odbywa się poprzez wyrywanie elektronów innym cząsteczkom, które siarczan napotka na swej drodze.

– Po zainicjowaniu przez siarczan srebra takiego procesu, dalej postępuje on samoistnie. W przypadku naszego odkrycia sól srebra zapoczątkowuje więc rodzaj reakcji łańcuchowej, w której cząsteczki organiczne reagują same między sobą, odbierając sobie elektrony, co w rezultacie prowadzi do wykształcenia nowych związków organicznych – wyjaśnia prof. Wojciech Grochala.

Wiele zalet w jednym odkryciu

Związek można stosować w typowych warunkach atmosferycznych, w temperaturze pokojowej i bez użycia środków ochronnych. Brak konieczności tworzenia specjalnych warunków do przeprowadzenia reakcji oznacza potencjalnie łatwiejsze wdrożenie tego reagentu w liniach produkcyjnych.

Zaletą siarczanu dwuwartościowego srebra jest również łatwy sposób jego wytwarzania. Powstaje w zwykłym procesie elektrolizy, gdzie roztworem jest kwas siarkowy, powszechnie stosowany substrat przemysłowy.

Zaletą odkrytej soli jest też jej siła, a więc zdolność do wzbudzania reakcji chemicznych. Ma to znaczenie w chemii organicznej, gdzie do wyzwolenia określonych reakcji potrzeba wysokiego potencjału.

Co więcej, srebro, które jest najdroższym składnikiem reagentu, po wykorzystaniu w procesach chemicznych, można w stu procentach odzyskać do ponownego użycia.

Wdrożenie w przemyśle

Opracowany związek może służyć do tworzenia oligomerów i polimerów, czyli substratów wykorzystywanych w produkcji leków, barwników czy produktów chemii gospodarczej i przemysłowej. Może on również znaleźć zastosowanie w sektorze specjalizującym się w utylizacji odpadów czy produktów ubocznych powstających w procesach przemysłowych, zwłaszcza w przemyśle petrochemicznym.

– Jako uniwersytet chcemy przeprowadzić komercjalizację tego rozwiązania, które z perspektywy gotowości technologicznej jest już gotowe do wdrożenia. Aby tak się stało, konieczne jest możliwie szerokie testowanie soli srebra na różnych liniach przemysłowych w różnych sektorach – mówi dyrektor Centrum Transferu Technologii i Wiedzy UW prof. Przemysław Dubel.

Zarówno metoda wytwarzania siarczanu dwuwartościowego srebra, jak i jego wykorzystanie, zostały objęte ochroną własności intelektualnej w Polsce i za granicą.

Źródło: www.uw.edu.pl