بخشی از مقاله
چکیده : آلکیل تیوسیانات ها دسته مهمی از ترکیبات آلی هستند و استفاده های فراوانی در شیمی آلی و داروئی دارند. روش های متعدد برای سنتز این مواد وجود دارد. در این مقاله سنتز تیوسیانات های الی در حلال سبز همچنین تحت تابش ریزموج بررسی گردید. این روش راهی سریع،کارا، با بازده بالا و سازگار با محیط زیست برای ×تهیه محصول تیوسیانات آلی از آلکیل هالیدهای مربوطه را پیش رو قرار داده است.
-1 مقدمه
مطالعه و انجام بسیاری از فرآیندهای شیمیایی در حلالهای آلی صورت می گیرد. از معایب عمده استفاده از این حلال ها، مصرف زیاد ، فراریت، آتشگیر بودن و سمی بودن آن هاست و بدین دلایل این حلال ها برای محیط زیست زیان آور می باشند.[1] علیرغم گسترش استفاده از آنها در فرآیندهای مختلف، در سالهای اخیر تلاش هایی برای جایگزینی آن ها با ترکیبات غیر مضر برای محیط زیست شروع شده است. به طوریکه امروزه شاخه جدیدی از علم شیمی تحت عنوان شیمی سبز یا شیمی پاک به وجود آمده است هدف شیمی سبز در وهله اول کاهش آلودگی هاست. به طورکلی اصطلاح شیمی سبز در رابطه با طراحی محصولات و فرآیندهای شیمیایی است که تولید و استفاده از مواد خطرناک را کاهش داده یا کاملا ازبین می برد.
این روش در ایالات متحده با تصویب قانون جلوگیری از آلودگی در سال 1990 آغاز شد. طبق این قانون، کاهش آلودگی در منشا، اساسا متفاوت و مطلوب تراز مدیریت زباله و کنترل آلودگی است. یکی از اهداف مهم شیمی سبز ابداع فرآیندهای شیمیایی جدید بدون استفاده از این حلال ها یا شناسایی حلال های جدیدی است که برای محیط زیست و انسان خطرناک نباشد. از نگاه شیمی پاک، یک حلال ایده آل بایستی فراریت پایین، پایداری فیزیکی و شیمیایی بالا، قابلیت استفاده آسان، برگشت پذیری قابلیت استفاده مجدد را داشته باشد. .[2] جایگزین های ممکنی برای حلال های فرار و مضر در سالهای اخیر پیشنهاد شده اند که می توان به آّب، حلال های پرفلورینه1، سیالات فوق بحرانی2 و مایعات یونی3 اشاره نمود.
توسعه استفاده از این حلال ها به صورت موازی با همدیگر صورت می گیرند، زیرا این حلال ها خواص مکمل همدیگر را دارند. برای مثال، آب به عنوان فراوان ترین و ارزان ترین حلال با کمترین سمیت، به آسانی در دسترس بوده و قابل بازیابی می باشد. اما به علت حلالیت پایین بسیاری از ترکیبات آلی در آن، فشار بخار بالای آن، عدم انجام بیشتر واکنش های مهم و تخریب بعضی از محصولات واکنش ها و کاتالیزورها سبب شده است که استفاده از آن به عنوان حلال در فرآینده محدود گردد. استفاده از حلال های پرفلورینه، به علت هزینه بالا، سمیت زیاد، نیاز به لیگاند های مخصوص در انحلال کاتالیزور، پایداری حرارتی پایین و آلودگی با محصول محدود می باشد.
کاربرد سیالات فوق بحرانی نیز به علت دامنه کم حلالیت، طراحی پیچیده تر و مقادیر بالای انرژی مصرفی محدود شده است.[3] دراین روش کاربردی از مایع یونی تترابوتیل آمونیوم بروماید به عنوان حلالی سبز و کاتالیزور انتقال فاز ارائه شده است.[4] نمک های آلی مذاب که اجزای سازنده آنها یون می باشند، مایعات یونی نامیده می شوند. مایعات یونی مانند الکترولیت ها از دو جزء کاتیون و آنیون تشکیل می شوند و می توان با انتخاب نوع آنیون و کاتیون، حلال های متنوع و مخصوص برای یک فرایند خاص و با ویژگی معین طراحی کرد.
به طوری که انتظار می رود بیش از 109 نوع از این ترکیبات قابل سنتز باشد. مثلا، با انتخاب طول زنجیر گروه آلکیل متصل به کاتیون می توان مایعات یونی با نقاط ذوب مختلف را تولید کرد. این دسته حلال ها ساختار یونی داشته و به دلیل نداشتن تقارن مولکولی در ساختمان کاتیون آن ها علیرغم ماهیت نمکی ، دارای نقطه ذوب پائین و در اکثر موارد به فرم مایع در دمای محیط وجود دارند. ناچیز بودن فشار بخار این ترکیبات پتانسیل آنها را به عنوان حلالهای فرار آلی ، بدون وجود مسائل زیست محیطی و خوردگی افزایش می دهد.
طبیعت ضد آتشگیر بودن آن ها ریسک را برای انجام فرآیندهای شیمیائی قابل اشتعال به حداقل می رساند. مایعات یونی به عنوان حلال سبز در واکنش های نیازمند به محیط قطبی، کاتالیزوری سبز در فرآیندهای پتروشیمیائی نظیر هیدروژناسیون اولفین ها به کار می رود. هم چنین محیط مناسبی را برای فرآیند های جداسازی مایع - مایع آروماتیک ها و ترکیبات اورگانوسولفور از هیدروکربنها اماده می کند.
مایعات یونی دارای برخی خواص فیزیکی هستند که کاربرد آنها را به عنوان حلال های سبز گسترش داده است که از جمله به قطبیت بالا و عدم تشکیل کمپلکس، فشار بخار پایین، مایع بودن در طیف وسیعی از درجه حرارت، دانسیته بالا، قابل امتزاج بودن با بسیاری از حلال های متداول آلی، هدایت الکتریکی بالا، خواص فیزیکی و شیمیایی قابل طراحی، پایداری حرارت بالا و غیر قابل اشتعال بودن می توان اشاره کرد3]و.[5 تیوسیانات های آلی، که محصول این کار سنتزی می باشند، استرهای تیوسیانیک اسید هستند که فرمول عمومی آنها «R-SCN » می باشد. R می تواند آلیفاتیک، حلقوی، آروماتیک و یا هتروسیکلی باشد. تا کنون هیچ ماده تیوسیانات آلی در گیاهان یا جانوران مشاهده نشده است.
تیوسیانات های آلی در اثر حرارت به ایزوتیوسیانات تبدیل می شوند؛ البته این نوآرایی بیشتر مختص تیوسیانات های آلیلی یا نوع سوم است و سایر تیوسیانات ها کمتر متحمل این نوآرایی می گردند. تیوسیانات های آلی کاربردهای متنوع و متعددی دارند، بعنوان علف کش، حشره کش، عامل ضدتنگی نفس1، عامل تسریع کننده گوگرددارکردن2، ماده اولیه برای تهیه هتروسیکل ها، در ترمیم عکس3، در صنعت رنگرزی4، تولید فیبرهای اکریلیک، جداسازی فلزات و آبکاری5 به کار گرفته میشود6]و.[7 از دیگر کاربردهای مهم این ترکیبات استفاده از آن ها درساخت صفحات »تک لایهای خود آرا - SAMs - « 6 می باشد که کاربردهای زیادی بعنوان بازدارنده خوردگی7، حسگرهای زیستی8و الگوهای نانو9و در الکترونیک الکترونیک مولکولی10 کاربرد دارد.
این ترکیبات سمی هستند و حتی در غلظت کم مانع فعالیت پروتئین ها شده و به عنوان عوامل ممانعت کننده و ناسازگار عمل می کنند. اثرات سمی این ترکیبات شامل ممانعت از انتقال هالیدها به غده تیروئید، معده، قرنیه و آبشش ماهی بوده و به همان نسبت از فعالیت آنزیم ها جلوگیری می کنند. اثرات این ترکیبات روی سیستم های عصبی مثل از بین رفتن مشاعر، عصبیت، توهم، روان پریشی، جنون، هذیان و تشنج می باشد.
