L’industria chimica utilizza una reazione con sostanze chimiche esplosive da più di 100 anni:ora gli scienziati di Mülheim hanno scoperto un’alternativa più sicura. Il gruppo Ritter del Max Planck Institut für Kohlenforschung di Mülheim/Ruhr ha pubblicato un articolo, intitolato "La riduzione dei nitrati consente una chimica dell'arildiazonio più sicura", sull'arildiazonio nella scienza .
Esplosioni e avvelenamenti. Feriti gravi e perfino morti. Nella storia dell'industria chimica si sono verificati ripetuti incidenti, talvolta mortali, spesso causati da sostanze chimiche pericolose ed esplosive necessarie per determinate reazioni.
I sali di arildiazonio, utilizzati da 140 anni, sono tali sostanze chimiche. Sono molto reattivi e quindi estremamente utili per produrre altri composti, ad esempio i coloranti. Tuttavia, l'elevata reattività fa sì che i sali di arildiazonio isolati non siano molto stabili e possano quindi reagire involontariamente e talvolta in modo esplosivo.
Il 23 dicembre 1969 alla Ciba AG di Basilea avvenne un'esplosione particolarmente grave con questi prodotti chimici. Un edificio è stato distrutto e pezzi pesanti del reattore sono volati in aria. Tre lavoratori hanno perso la vita e 31 sono rimasti gravemente feriti. Nonostante questi resoconti orribili, il lavoro continua con i sali di arildiazonio.
Un team guidato dal Prof. Dr. Tobias Ritter, direttore del Max Planck Institute for Kohlenforschung, è ora riuscito a rendere la chimica rischiosa con i sali di arildiazonio molto più sicura. Il protocollo Mülheim non solo rende l'uso di questi composti meno pericoloso, ma apre anche potenzialmente opportunità per lo sviluppo di nuove reazioni.
"Normalmente, l'uso dei sali di diazonio avviene in due fasi:prima si isola o si accumula il sale di diazonio, che è pericoloso, e poi lo si converte nel prodotto desiderato in una seconda fase. Nel nostro progetto combiniamo le due fasi di sintesi e arrivare al prodotto desiderato senza accumulare sale di diazonio, il che riduce significativamente il rischio di esplosione," spiega Tim Schulte, uno studente di dottorato del gruppo di Tobias Ritter.
Tradizionalmente, i sali di arildiazonio vengono sintetizzati da aniline con acido nitroso o con composti di nitrito, una reazione che ha conosciuto poche innovazioni nel corso degli anni. La reazione deve essere condotta a basse temperature (sotto i 5°C) perché i sali di arildiazonio sono instabili a temperature più elevate. Tuttavia, Javier Mateos, un ricercatore post-dottorato del gruppo, e Schulte hanno scoperto un nuovo metodo che consente la presenza di diversi nucleofili nella miscela di reazione.
La nuova strategia si basa sull’utilizzo di un processo naturale, la riduzione dei nitrati, che viene effettuato nelle piante. I ricercatori sono riusciti a imitare il processo naturale in una provetta e a combinarlo con la chimica dell’aril diazonio per sviluppare un metodo di sintesi più sicuro. In questo modo è possibile evitare le limitazioni sopra menzionate associate ai metodi tradizionali, come la sensibilità alla temperatura e la necessità di acidi forti.
Poiché i ricercatori combinano diverse fasi nel loro nuovo protocollo, non si verificano grandi concentrazioni della sostanza pericolosa. Ma gli scienziati di Mülheim non hanno scoperto solo questo.
"Per il nostro metodo di sintesi utilizziamo sostanze chimiche che vengono utilizzate in grandi quantità nell'industria dei fertilizzanti e dei carburanti e sono quindi poco costose", afferma Schulte. Ciò potrebbe rendere il percorso di sintesi estremamente interessante per le aziende dell'industria chimica poiché implica costi di produzione inferiori.
"La soluzione al problema avrebbe potuto essere trovata 100 anni fa, ma la reazione così come è stata scoperta oggi probabilmente non sarebbe stata pianificata allo stesso modo", afferma Tobias Ritter.
"La combinazione di sostanze chimiche che alla fine dà buoni risultati è stata scoperta per caso mentre lavoravamo ad un altro progetto", rivela Mateos. Sebbene i reagenti utilizzati siano noti da molto tempo, fino ad ora il loro potenziale per la chimica del diazonio era stato semplicemente trascurato.
Il nuovo metodo è interessante anche dal punto di vista scientifico perché ora possono essere perseguiti nuovi approcci chimici, cosa che non sarebbe facilmente possibile con il metodo classico a causa dell'elevato rischio di esplosione e di instabilità delle connessioni.
Ulteriori informazioni: Javier Mateos et al, La riduzione dei nitrati consente una chimica dell'arildiazonio più sicura, Scienza (2024). DOI:10.1126/science.adn7006
Informazioni sul giornale: Scienza
Fornito dalla Max Planck Society
