Sinteza kimike duke përdorur dioksid titani

Komponimet heterociklike janë molekula organike me një strukturë unazore që përfshin të paktën dy ose më shumë elementë. Në shumicën e rasteve, këto unaza përbëhen nga atome karboni së bashku me një ose më shumë elementë të tjerë si azoti, oksigjeni ose squfuri. Ato janë shumë të kërkuara si lëndë të para në industrinë kimike dhe farmaceutike, për shkak të shkathtësisë së tyre dhe aktiviteteve të shkëlqyera fiziologjike.

Ndërsa ekzistojnë disa metoda për sintetizimin e këtyre përbërjeve, shumica e tyre përfshijnë kushte të temperaturës dhe presionit të lartë, ose përdorimin e katalizatorëve të metaleve të çmuar, duke shtuar koston ekonomike dhe mjedisore të prodhimit të përbërjeve organike heterociklike.

Tani, megjithatë, një ekip studiuesish nga Japonia dhe Bangladeshi kanë propozuar një metodë të thjeshtë por efektive për tejkalimin e këtyre sfidave. Studimi i tyre u botua së fundmi në revistën Advanced Synthesis & Catalysis . Duke përdorur strategjinë e propozuar, ekipi demonstroi sintezën e 20 komponimeve heterociklike që përmbajnë squfur në prani të dioksidit të titaniumit fotokatalizator (TiO 2 ) dhe dritës së dukshme.

Studimi u drejtua nga Profesor Yutaka Hitomi nga Departamenti i Kimisë së Aplikuar, Shkolla e Diplomuar e Shkencave dhe Inxhinierisë, Universiteti Doshisha, dhe bashkëautor nga një Ph.D. kandidati Pijush Kanti Roy nga Universiteti Doshisha, profesori i asociuar Sayuri Okunaka nga Universiteti i qytetit të Tokios dhe Dr. Hiromasa Tokudome nga Instituti Kërkimor, TOTO Ltd.

TiO 2 si një fotokatalizator për nxitjen e reaksioneve organike ka tërhequr vëmendjen e kimistëve sintetikë për një kohë tani. Megjithatë, shumë procese të tilla kërkojnë dritë ultravjollcë për të shkaktuar reagimin. Në këtë studim, megjithatë, ekipi hulumtues zbuloi se në kushte anaerobe, komponimet organike që përmbajnë squfur si derivatet e tioanisolit, kur goditen me dritë blu, reaguan me derivatet maleimide për të formuar lidhje të dyfishta karbon-karbon, duke prodhuar një përbërje të re organike heterociklike.

“Ne vumë re se ndërsa drita ultravjollcë gjeneron vrima shumë oksiduese, qasja jonë lejon oksidimin selektiv me një elektron të molekulave të substratit duke përdorur dritën e dukshme. Kështu kjo qasje mund të përdoret në reaksione të ndryshme kimike organike,” shpjegon Prof. Hitomi.

Studiuesit zgjodhën pesë tioanisole me 4 të zëvendësuara dhe katër maleimide të zëvendësuara me N për reaksionet e anulimit ose formimit të unazave. Ekipi rrezatoi materialin fillestar me dritë blu (gjatësia vale > 420 nm) por nuk vërejti asnjë reagim. Megjithatë, futja e TiO2 në sistemin e reaksionit çoi në sintezën e 20 derivateve të ndryshëm të tiokromenopirroledionit me rendiment mesatar deri në të lartë. Ata zbuluan se brenda 12 orëve nga ekspozimi ndaj dritës blu, reagimi midis tioanisolit dhe N-benzilmaleimidit çoi në formimin e një derivati ​​të tiokromenopirroledionit me rendiment 43%, që ishte afër rendimentit maksimal teorik prej 50%.

Ekipi hulumtues gjithashtu vëzhgoi efektin zëvendësues në reagimet për të kuptuar aspektet mekanike përkatëse. Nga rezultatet, ata supozuan se reaksioni vazhdon përmes transferimit të ngarkesës nga tioanizoli në brezin e përcjelljes së TiO2 . Për më tepër, ata sugjeruan se rrezatimi me dritë blu shkaktoi oksidimin me një elektron të tioanisolit, i cili më tej filloi gjenerimin e radikaleve α-tioalkil përmes deprotonimit.

Në përmbledhje, kjo qasje e re dhe e rafinuar demonstron potencialin e TiO 2 për fotokatalizën e dritës së dukshme për sintezën organike. Ai gjithashtu siguroi njohuri thelbësore në kiminë e sintezës së komponimeve komplekse heterociklike. Duke ecur përpara, kjo qasje mund të hapë mundësi të reja për kalimin nga proceset kimike industriale aktuale me burime intensive në një sistem më efikas të energjisë.

Prof. Hitomi thotë, “Ajo që e shtyu studimin tonë ishte dëshira për të ndihmuar në zhvillimin e një industrie kimike të qëndrueshme dhe gjetjet tona duket se janë një hap pozitiv në këtë drejtim.”

“Ne besojmë se miratimi i gjerë i kësaj teknologjie të drejtuar nga drita e dukshme mund të ndihmojë në sintezën e aksesueshme dhe të përballueshme të farmaceutikëve, me ndikimet e saj të thella në shëndetin dhe mirëqenien e miliona njerëzve në mbarë botën.” Falë përpjekjeve të Prof. Hitomi dhe ekipit të tij, studimi i tyre ka hapur rrugë të reja në fushën e sintezës organike, me potencialin për të revolucionarizuar industri të shumta kimike.