원자 경제

Atom economy
원자 경제

원자 경제(원자 효율/백분율)는 관련된 모든 원자 및 생산된 원하는 제품의 관점에서 화학 공정의 변환 효율성입니다.가장 간단한 정의는 1991년 Barry Trost에 의해 도입되었으며, 원하는 제품의 질량과 제품의 총 질량의 비율(퍼센트로 표현)과 같다.원자 경제(AE)의 개념과 그것을 화학 개선의 주요 기준으로 삼겠다는 생각은 1990년대 초부터 아나스타스에 의해 자극된 녹색 화학 운동의 일부이다.원자 경제는 녹색 화학 [1][2][3]철학의 중요한 개념이며 프로세스 또는 합성물의 "녹색성"을 측정하기 위해 가장 널리 사용되는 지표 중 하나입니다.

원자 경제성이 우수하다는 것은 반응물질의 원자가 대부분 원하는 제품에 포함되어 있고 제품에 의해 불필요한 소량만 생성되므로 폐기물 처리의 문제가 덜하다는 것을 의미합니다.

원자 경제는 원자 경제 = 원하는 제품의 분자량 / 모든 제품의 분자량 × 100%로 표기할 수 있다.그 말은, 만약 우리가 그 반응을 고려한다면

+ + A C

여기서 C는 원하는 제품입니다.

최적 원자 경제성은 100%입니다.

원자 경제는 화학적 수율과는 다른 관심사입니다. 고수익 공정은 여전히 상당한 부산물을 야기할 수 있기 때문입니다.예를 들어 반응물 알데히드의 약 50%가 타깃의 다른 산화 상태가 되는 Cannizzaro 반응, 최종적으로 폐기물이 되는 고질량 시약을 사용하는 Wittig 반응 및 Suzki 반응, 그리고 프탈산 염류의 화학량 측정량을 생성하는 Gabriel 합성 등이 있다.

원하는 제품이 에난티오머를 가지고 있다면 원자 경제성이 100%일 때에도 충분히 입체선택적이어야 한다.Diels-Alder 반응은 화학, 레지오, 디아스테레오 및 에난티오선택성일 수 있는 잠재적으로 매우 원자 효율적인 반응의 한 예이다.촉매 수소화는 산업적으로나 [4]학문적으로나 광범위하게 행해지는 이상적인 반응에 가장 가깝다.

펜던트 그룹(예: Evans 보조 그룹)을 복구할 수 있는 경우에도 원자 경제성을 조정할 수 있습니다.그러나 이를 피할 수 있다면 복구 프로세스가 100%가 되지 않기 때문에 더 바람직합니다.원자 경제성은 시작 재료와 촉매 시스템을 신중하게 선택하여 개선할 수 있습니다.

원자 경제성이 떨어지는 것은 미세 화학 물질이나 의약품 합성, 특히 다양한 복합 화합물을 쉽고 안정적으로 생산하기 위해 다용도적이고 신뢰할 수 있지만 원자 경제 반응은 좋지 않다.예를 들어 알코올 합성은 수소화리튬 알루미늄 에스테르를 환원함으로써 쉽게 이루어지지만, 이 반응에 의해 알루미늄 염류의 부피 덩어리가 생성되어 제품 알코올에서 분리되어 폐기되어야 한다.이러한 유해 물질 폐기 비용은 상당할 수 있다.에스테르 촉매 수소 분해는 높은 원자 경제성과 유사한 반응이지만 촉매 최적화가 필요하며 훨씬 느린 반응이며 보편적으로 적용되지 않습니다.

원자 경제성을 활용한 반응 생성

A+B→ C+D 형태의 화학 반응에서는 제품 C가 바람직한 제품일 수 있지만 반드시 두 개의 제품이 생성되어야 합니다.따라서 D는 부산물로 간주됩니다.반응물의 효율을 극대화하고 폐기물 생성을 최소화하는 것이 녹색 화학의 중요한 목표이므로 D는 사용되거나 제거되거나 가능한 한 중요하지 않고 무해한 것으로 판명되어야 한다.A+B→C 형태의 새로운 등식을 통해 화학 제조를 보다 효율적으로 하기 위한 첫 번째 단계는 촉매 물질과 함께 단순한 첨가 반응과 유사한 반응을 사용하는 것입니다.

레퍼런스

  1. ^ Trost B. M. (1995). "Atom Economy. A Challenge for Organic Synthesis". Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 34 (3): 259–281. doi:10.1002/anie.199502591.
  2. ^ Sheldon R. A. (2000). "Atom efficiency and catalysis in organic synthesis" (PDF). Pure and Applied Chemistry. 72 (7): 1233–1246. doi:10.1351/pac200072071233.
  3. ^ ATOM 이코노미: 그린 케미스트리 [dead link]모듈.
  4. ^ Solaza, B.; Huguet, J.; Karpf, M. & Dreiding, A. S. (1987). "The Synthesis of (+/-)Isoptychanolide by Application of the a-Alkynone Cycilsation". Tetrahedron. 43 (21): 4875–4886. doi:10.1016/S0040-4020(01)87670-5.