بخشی از پاورپوینت
اسلاید 2 :
In The Name of God
اسلاید 3 :
عنوان
Lewis Acids From Conventional Homogeneous to Green Homogeneous and Heterogeneous Catalysis 1
اسيدهاي لوئيس از كاتاليستهاي همگن معمولي به كاتاليستهاي همگن وناهمگن سبز
اسلاید 5 :
بيان علت تغيير اسيدهاي لوئيس همگن به كاتاليستهاي همگن و ناهمگن سبز
اين تحول مدتها قبل در صنعت پتروشيمي براي زنده نگه داشتن شيمي سبز آغاز شد و بعد از آن با انگيزه احيائ كردن محيط زيست در تمامي واكنشهاي شيميايي ادامه يافت.
اسلاید 6 :
معايب استفاده از روشهاي متداول، براي انجام واكنشهاي كاتاليست شده با اسيدهاي لوئيس
1- استفاده از كاتاليست به مقادير استوكيومتري و يا حتي بيشتر
2- استفاده از حلالهاي آلي براي بكار گيري كاتاليست
3 - مشكل Work-up در روشهاي معمولي
4- از بين رفتن كاتاليست در طي عمليات جداسازي آن
5- آلوده سازي فاضلابها ومحيط زيست
اسلاید 7 :
1– استفاده از كاتاليست به مقادير استوكيومتري و يا حتي بيشتر به طور معمول بخشي از كاتاليست بكار رفته منجر به پيشرفت واكنش در جهت توليد محصولات جانبي مي شود كه اين به نوبه خود بازده محصول را كاهش و ميزان تلفات ماده اوليه را افزايش ميدهد.
Example:
2 – استفاده از حلالهاي آلي براي بكار گيري كاتاليست
(Scheme 1)
اسلاید 8 :
Example: آلكوكسي فنيل كتونها از آسيلاسيون فريدل كرافتس “ فنيل اترها“ با ”آسيل كلريدها“ در حضور اسيدهاي لوئيسی همچون، ZnCl2 در حلال CH2Cl2 در دماي اطاق بدست مي آيند. آلكوكسي فنيل كتونها به وسيله اكسيداسيون زنجيره جانبي با “ NaClO” در ”دي اكسان“ به كربوكسيليك اسيدها تبديل مي شوند
اين تركيبات حدواسطهاي سنتزي مفيدي در شيمي خاك و داروسازي هستند اما چون اين پروژه نياز به استفاده از حلالهاي آلي هالوژدار و مقاديراستوكيومتري از اكسيدان و كاتاليست دارد، از نظر شيمي سبز رضايت بخش نيست و بايد يك پروژه جديد، بر پايه استفاده از اسيدهاي جامد و اكسيداسيون كاتاليتيكي جانشين آن شود.
اسلاید 9 :
3 - مشكل Work-up در روشهاي معمولي
در روشها ي معمولي بعد از انجام واكنش و قبل از جداسازي محصول از مخلوط واكنش، يك مرحله اضافي نيز براي جداسازي كاتاليست از محصول لازم است. زيرا كاتاليست و محصول و مواد اوليه باقيمانده و احتمالاً محصولات جانبي در يك فاز قرار مي گيرند.
4 – از بين رفتن كاتاليست در طي عمليات جداسازي آن
به طور معمول روشهاي به كار رفته براي جداسازي كاتاليست منجر به تخريب كاتاليست شده و استفاده مجدد از آن را غير ممكن مي سازد و اين از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نيست.
5- آلوده سازي فاضلابها
ضايعات ناخواسته نمكهاي معدني نامحلول حاصل از جداسازي كاتاليست ، منجر به آلوده سازي فاضلابها ومحيط زيست مي گردد.
اسلاید 10 :
با توجه به معايب روشهاي معمولي بكار گيري كاتاليست، بايد به دنبال يك روش آزمايشگاهي سبز باشيم كه در يك سيستم پيوسته، كاتاليست از مخلوط واكنش جدا و به دفعات مكرر مورد استفاده قرار بگيرد.
1- اين روش هنگامي كه در مقياس صنعتي كيلوگرم ها محصول به ازاي يك كيلوگرم از كاتاليست به وجود مي آيد، از لحاظ قيمت و اقتصادي اهميت پيدا مي كند.
2-علاوه برآن اهميت قابل توجه اي در كاهش ضايعات كاتاليست در ازاي توليد مقادير زياد محصول دارد.
مزاياي استفاده از روشهاي جديد براي واكنشهاي كاتاليست شده
با اسيدهاي لوئيس
اسلاید 11 :
سيكل كاتاليستي يك مدل پيشنهادي ايده آل، براي استفاده از كاتالستهاي لوئيس در روشهاي جديد است كه به گسترش حفاظت محيط زيست در شيمي كمك كرده ومنجر به صرفه جويي اقتصادي مي گردد
اسلاید 12 :
مقايسه اسيدهاي لوئيس با برونستد اسيدها و اسيدهاي نرم با اسيدهاي سخت
تعريف اسيد لوئيس : اسيد مولكولي است كه داراي اربيتال خالي بوده و پذيرنده جفت الكترون از مو لكول ديگر ( باز لوئيس) مي باشد. مانند ZnCl2, AlCl3, FeCl3
مثال: در واكنش فريدل كرافتس هنگامي كه از الكيل هاليد استفاده مي كنيم مفهوم اسيد لوئيس مطرح مي شود
اسلاید 13 :
تعريف برنستد ازاسيد : اسيد مولكولي است كه مي تواند پروتون بدهد. مانند HCl در واكنش زير:
H2O + HCl H3O+ + Cl –
مثال : در واكنش فريدل كرافتس هنگامي كه از الكل استفاده مي كنيم مفهوم برنستد اسيد مطرح مي شود (Scheme 5 ) .
مقايسه دو تعريف : تعريف لوئيس تمام واكنشهاي اسيد و باز را مي پوشاند در حاليكه در تعريف برونستد واكنشهاي خاصي مورد بررسي قرار مي گيرند. بنابراين تعريف لوئيس يك تعريف جامع تر و كامل تر است.
علاوه بر اين در مولكولهاي بزرگي كه داراي گروههاي عاملي متعدد مي باشند، بهتر است از شرايط محيطي خنثي براي انجام واكنشها استفاده شود كه فقط گروه عاملي مورد نظر واكنش دهد. در اينجا برتري اسيدهاي لوئيس نسبت به برنستد اسيدها مشخص مي گردد.
اسلاید 14 :
البته بايد اين مورد را در نظر داشت كه اسيدهاي برونستد مي توانند از هيدروليز اسيدهاي لوئيس در آب به وجود آيند LA + H2O HO _LA + H+
Example: AlCl3 + 3 H2O Al(OH)3 + 3HCl
اسلاید 15 :
مقاسه اسيد هاي نرم و سخت:
در سال1963 پيرسون، مفهوم اسيدها و بازهاي نرم و سخت (HSAB) را به منظور توضيح الكترون خواهي بين اسيدها و بازها، معرفي كرد.HSAB( Hard and Soft Acids and Bases )
ويژگيهاي اسيد سخت : داراي اندازه كوچك بوده كه به آساني پلاريزه نمي شوند، بار مثبت آنها زياد و پذيرندگي الكترون آنها بالا است.
ويژگيهاي اسيد نرم : داراي اندازه بزرگ بوده كه به آساني پلاريزه مي شوند، بار مثبت آنها كوچك و پذيرندگي الكتروني آنها كم است.
آشنايي با مفهوم سختي ونرمي در مطالعه مكانيسم واكنشهاي كاتليست شده با اسيدهاي لوئيس اهميت پيدا مي كند.
اسلاید 17 :
Lewis Acid Reaction
In Water
اسلاید 18 :
كاتاليستهاي اسيد لوئيس سبزدر فاز مايع
يك استراتژي براي توسعه واكنش كاتاليست شده با اسيد لوئيس سبز، تشكيل سيستم مايع دو فازي است، به طوري كه اسيد لوئيس در يكي از حلالها حل شود و محصولات به وسيله مايع مخلوط نشدني ديگري خارج مي شوند
از جمله این استراتژیها استفاده از سیستم های Biphasic Fluorous , Supercritical Fluids , Ionic liquidsاست .
استفاده از این روشها در شیمی سبز رشد قابل توجه اي داشته و فرصت جدیدی را برای حذف حلالهاي آلي با جايگزيني اين سيستم ها در روشهاي صنعتي فراهم كرده است.
اسلاید 19 :
Lewis Acid Reaction in Supercritical Fluids
معرفی Supercritical Fluids
نقطه بحراني: نقطه اي است كه در آن مرز بين مايع
و گاز از بين مي رود و ديگر مايع بودن يا گاز بودن ماده
مشخص نمي گردد. براي هر مايع نقطه بحراني داراي دما و
فشار معيني است.
Supercritical Fluids: اگردما و فشار يك مايع را به بالاتر از نقطه بحراني برسانيم به سيال تشكيل شده Supercritical Fluids گويند . از جمله اين سيالات Supercritical CO2 و Supercritical H2O هستند.اين سيالات انرژي دروني بالايي داشته و به عنوان حلالي با قدرت حلاليت بالا در واكنشهاي كاتاليست شده با اسيدهاي لوئيس به كار مي روند.
اسلاید 20 :
Lewis Acid Reaction in Water
مزایای استفاده از آب، به عنوان حلال :
آب قابلیت انحلال اکثر مواد را دارد.
غیر سمی است و باعث آلودگی فاضلابها ومحيط زيست نمی شود واین از نقطه نظر شیمی سبز اهمیت پیدا می کند.
قابل دسترس و ارزان قیمت است.
چرا از این حلال کامل برای انجام همه واکنشهای کاتالیز شده با اسیدهای لوئیس استفاده نمی شود؟
حضور مقدار کمی از آب باعث توقف کامل واکنش کاتالیست شده با اسید لوئیس مي شود. زیرا بسیاری از کاتالیستهای لوئیس با آب واکنش داده و به اکسید یا هیدروکسید تجزیه می شوند وبه تدریج ویا آنی فعالیت کاتالیستی خود را از دست می دهند.
