ปฏิกิริยาของตัวกลางแห้ง
ปฏิกิริยาในตัวกลางแห้งหรือปฏิกิริยาในสถานะของแข็งหรือปฏิกิริยาที่ไม่มีตัวทำละลายคือปฏิกิริยาเคมีที่ดำเนินการโดยปราศจากตัวทำละลาย[ 1 ]ปฏิกิริยาในตัวกลางแห้งได้รับการพัฒนาขึ้นตามความก้าวหน้าในเคมีไมโครเวฟและเป็นส่วนหนึ่งของเคมีสีเขียว[ 2 ]
แรงผลักดันในการพัฒนาปฏิกิริยาในตัวกลางแห้งในวิชาเคมีคือ:
- เศรษฐศาสตร์ (ประหยัดค่าใช้จ่ายเกี่ยวกับตัวทำละลาย)
- ความง่ายในการทำให้บริสุทธิ์ (ไม่ต้องกำจัดตัวทำละลายหลังการสังเคราะห์ )
- อัตราการเกิดปฏิกิริยาสูง(เนื่องจากความเข้มข้นของสารตั้งต้นสูง)
- เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม (ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวทำละลาย) ดูเคมีสีเขียว
ข้อเสียที่ต้องแก้ไข:
- สารตั้งต้นควรผสมกันจนเป็นระบบที่เป็นเนื้อเดียวกัน
- ความหนืดสูงในระบบสารตั้งต้น
- ไม่เหมาะสมสำหรับปฏิกิริยาเคมีที่ใช้ตัวทำละลายช่วย
- ปัญหาเกี่ยวกับการระบายความร้อนอย่างปลอดภัย; ความเสี่ยงต่อการเกิดภาวะความร้อนสูงเกินควบคุม
- ปฏิกิริยาข้างเคียงเกิดขึ้นเร็วขึ้น
- หากสารตั้งต้นเป็นของแข็ง จะต้องใช้พลังงานสูงมากในการบด
ในปฏิกิริยาแบบไร้ตัวทำละลายประเภทหนึ่งจะใช้สารตั้งต้นที่เป็นของเหลวโดยตรงตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาของ1-โบรโมแนฟทาลีนกับรีเอเจนต์ของลอว์สสันจะเกิดขึ้นโดยไม่ต้องเติมตัวทำละลายที่เป็นของเหลว แต่ 1-โบรโมแนฟทาลีนจะทำหน้าที่เป็นตัวทำละลาย
ปฏิกิริยาที่ใกล้เคียงกับปฏิกิริยาไร้ตัวทำละลายอย่างแท้จริงคือปฏิกิริยาควบแน่นแบบ Knoevenagelของคีโตนกับมาโลโนไนไตรล์โดยใช้ส่วนผสม 1:1 ของสารตั้งต้นทั้งสอง (และแอมโมเนียมอะซิเตต ) ฉายรังสีในเตาไมโครเวฟ
กลุ่มวิจัยของ โคลิน ราสตันได้คิดค้นปฏิกิริยาใหม่ๆ ที่ไม่ต้องใช้ตัวทำละลายจำนวนมาก ในบางปฏิกิริยา สารตั้งต้นทั้งหมดเป็นของแข็ง โดยนำมาบดรวมกับโซเดียมไฮดรอกไซด์เพื่อให้ได้ของเหลว ซึ่งจะเปลี่ยนเป็นเนื้อครีมแล้วแข็งตัวเป็นของแข็งในที่สุด
ในการพัฒนาอีกรูปแบบหนึ่ง ส่วนประกอบสองส่วนของปฏิกิริยาอัลดอลถูกรวมเข้าด้วยกันโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบไม่สมมาตรเอส- โพรลีนในเครื่องบดลูกบอลในกระบวนการสังเคราะห์เชิงกล ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยามี ค่าความบริสุทธิ์ทางแสงสูงถึง97%
มีการสังเกตพบ การ เร่ง อัตราการเกิดปฏิกิริยาในระบบหลายระบบ เมื่อระบบตัวทำละลายที่เป็นเนื้อเดียวกันถูกระเหยอย่างรวดเร็วในเครื่องระเหยแบบหมุน (rotavap)ในสภาวะสุญญากาศหนึ่งในนั้นคือปฏิกิริยา Wittigปฏิกิริยาจะเสร็จสมบูรณ์ภายใน 5 นาทีเมื่อระเหยทันที ในขณะที่ปฏิกิริยาเดียวกันในสารละลาย หลังจาก 5 นาทีเท่ากัน ( ไดคลอโรมีเทน ) มีการเปลี่ยนแปลงเพียง 70% และแม้หลังจาก 24 ชั่วโมงก็ยังมีอัลดีไฮด์บางส่วนหลงเหลืออยู่