طريقة رخيصة ونظيفة وسريعة لتحضير الأمينات - مركبات عضوية تحتوي على النيتروجين المشتق من الأمونيا ولها استخدام صناعي واسع النطاق مثل المذيبات والمواد المضافة والعوامل المضادة للرغوة ومثبطات التآكل ومواد التنظيف والأصباغ ومبيدات البكتيريا
اكتشف الكيميائيون في جامعة كاليفورنيا في ريفرسايد طريقة رخيصة ونظيفة وسريعة لتصنيع الأمينات - وهي مركبات عضوية تحتوي على النيتروجين مشتقة من الأمونيا وتستخدم على نطاق واسع صناعيًا كمذيبات، ومواد مضافة، وعوامل مضادة للرغوة، ومثبطات للتآكل، وعوامل تنظيف، وأصباغ ومبيدات للجراثيم.
اليوم، يتم إنتاج الأمينات في الصناعة من خلال عملية مكلفة من خطوتين تؤدي إلى الحصول على كمية كبيرة من المنتجات الثانوية كنفايات. يقول غي برتراند: "على الرغم من وجود عدة طرق لتحضير الأمينات على نطاق مختبري، إلا أن معظمها غير مناسب للإنتاج التجاري والصناعي، ليس فقط بسبب قبول مواد النفايات، ولكن أيضًا بسبب ارتفاع أسعار المواد الأولية". أستاذ الكيمياء الذي تم اكتشاف العملية الجديدة في مختبره. ويوضح الباحث أن الشركات تستخدم اليوم حمض الهيدروكلوريك، وهو محلول ذو قيمة غذائية عالية، لإنتاج الأمينات. ومن أجل إنتاج طن من الأمينات، يتعين على المصانع التخلص من كمية قدرها ثلاثة أطنان من مواد النفايات، وهو ما يجعل عملية الإنتاج نفسها مكلفة للغاية.
يقول الباحث: "من ناحية أخرى، لا تنتج طريقة "الكيمياء الخضراء" لدينا أي نفايات وتجعل العملية برمتها غير مكلفة". "علاوة على ذلك، فإن التفاعل هو تفاعل سريع من خطوة واحدة وكل ما هو مطلوب هو كمية صغيرة من المحفز." (المحفز هو المادة التي تزيد من سرعة التفاعل دون أن تشارك فيه هي). المحفز الفريد - ذرة الذهب المرتبطة بألكيل أمينو كاربين الحلقي (CAAC) عبارة عن ليجند (مادة خاصة ترتبط بالمعادن) تم اكتشافها في مختبر برتراند في عام 2005. يعمل مركب الذهب بسهولة على تسريع إضافة الأمونيا - غاز عديم اللون له رائحة نفاذة يتكون من النيتروجين والهيدروجين – إلى عدة مركبات عضوية. أحد هذه التفاعلات الكيميائية هو إضافة الأمونيا إلى الأسيتيلين لتكوين مشتقات الأمين، والتي تتشكل فيها رابطة الكربون والنيتروجين.
يقول برتراند: "أحد أكبر التحديات في الكيمياء هو تطوير عملية توفير الطاقة لربط الأمونيا بمركب عضوي واحد لتكوين روابط الكربون والنيتروجين". في عملية توفير الطاقة، تكون كمية المواد الأولية مساوية لكمية المنتج النهائي، دون إهدار الذرات. يتم إنتاج ما يزيد عن مائة طن من الأمونيا كل عام في جميع أنحاء العالم ويماثل إنتاج الأمينات هذه الكمية. بالإضافة إلى كونها ضرورية للحياة كمكونات للأحماض الأمينية، تشكل الأمينات الأدوية والفيتامينات وتستخدم في إنتاج مستحضرات التجميل ومواد التنظيف وعوامل حماية المحاصيل والبلاستيك والطلاءات المختلفة. يقول برتراند: "إن بحثنا يفتح نافذة لاكتشاف المحفزات التي تسرع إضافة الأمونيا إلى الألكينات البسيطة، وهي مركبات عضوية تحتوي على رابطة مزدوجة بين الكربون والكربون". "تُعتبر هذه العملية واحدة من أصعب عشرة تحديات في الكيمياء التحفيزية."
قدم مكتب تسويق التكنولوجيا بالجامعة طلب براءة اختراع للمحفز المتطور الذي تم تطويره في مختبر برتراند، والذي يبحث عن شركاء تجاريين لتطويره. تظهر نتائج البحث في العدد الإلكتروني من المجلة العلمية Angewandte Chemie وفي وقت قصير ستظهر أيضًا في النسخة الورقية من هذه المجلة.
