Atom Ekonomisi

Belki bir cok kisi, atomun ekonomisi mi olur diyecek ama günümüzde gittikce artan atik sorunlarindan dolayi git gide önemi artan bir konu atom ekonomisi.

Kücükken evde sürekli gördügüm bir kitap vardi; Ev ekonomisi adinda. Ablamin bir kitabiydi sanki ve meslek liselerinde okutulurdu sanirim. Atom ekonomisi terimi nedense aklima bunu getirmekte hep (ne alakaysa iste).

Genelde kimyasal tepkimelerin basarisi konusunda verimden bahsederiz. Yüzde olarak verilen verim ne kadar yüksekse o tepkimenin o kadar iyi gerceklestigi anlasilir dogal olarak. Verim hesaplanirken esas olan, tepkimeye giren reaktiflerden birinin miktari baz alinir ve onun ne kadarinin ürüne dönüstügü hesaplanir. Yani verim icin söyle tanim yapabiliriz.

% verim = (ürünün mol sayisi / reaktiflerden birinin mol sayisi)x100

Ancak, özellikle organik kimyada, tepkimelerin verimlerinin yanisira olusturduklari yan ürünlerin de önemi oldukca fazla. Hele ki bu tepkime sanayide büyük capli olarak gerceklestiliyorsa, olusacak olan yan ürün(ler), muhakkak göz önünde bulundurulmasi gereken bir unsur olacaktir.

Bir tepkime ne kadar az yan ürün olusturuyorsa, yani tepkimeye giren atomlarin, büyük cogunlugu ürün(ler)de bulunuyorsa, o tepkime de o kadar atom ekonomik olmus olmakta.

Atom ekonomikligin tanimi da aslinda oldukca basit.

Yüzde atom ekonomisi = (Ürünün agirligi / Tepkimeye giren tüm reaktiflerin agirligi ) x 100

Simdi bu tanim da, artik tepkimeye giren tüm reaktif ve  reagentlerin  göz önünde bulundurulmasi, bize tepkimenin ne kadar az yan ürün olusturdugu konusunda fikir verecektir.

Bir örnek vereyim, daha da güzellessin konu:

Etil alkol ile asetik asitin esterlesme tepkimesi ve etil asetat eldesini düsünelim. Ve varsayalim ki tepkime katalizor kullanilmadan gerceklesiyor.

CH3CH2OH + CH3COOH —-> CH3COOCH2CH3 + H2O

Simdi bu klasik esterlesme tepkimesinin yüzde atom ekonomisini hesaplayacak olursak, % atom ekonomisi = 88 g (Etil Asetat’in molekül agirligi) / (46 g (Etil alkolun molekül agirligi) + 60 g (Asetik asitin molekül agirligi) =%83

Yan ürün olarak sadece su cikmasindan dolayi atom ekonomik olarak nisbeten iyi bir tepkime. Ancak ayni etil asetati, asetik anhidrit kullanarak gerceklestirmis olsaydik

(CH3CO)2O + CH3CH2OH —> CH3COOCH2CH3 + CH3COOH

% atom ekonomisi = 88 g/ (102 g + 46 g ) = %59

Yan ürün olarak asetik asit olustugu icin görüldügü gibi yüzde atom ekonomisi oldukca düsmektedir. Bu tepkime cok daha hizli ve kolay olan bir tepkime oldugu icin lablarda tercih edilir ancak, muhtemelen sanayide büyük miktarlarda bu tepkimeyi gerceklesitrmek hic de makul olmayacaktir. Eger ki yan ürün olan asetik asit, asetik anhidrit eldesinde kullanilmiyor ise. Eger ki olusan yan ürünün de kullanilabilecegi bir alan var ise, kimya piyasasinda satilabilecek bir ürün ise o zaman sorundan cok kar olusturur bu durum ancak, organik kimyada yan ürünler kimi zaman tuz olmaktadir; örnegin :

Mitsunobu Tepkimesi  oldukca güzel isleyen sentetik olarak cok faydali bir tepkime olmasina ragmen, olusturdugu yan ürünler nedeniyle, pek de atom ekonomik degildir (Kendisini cok severim halbuki). Trifenilfosfinoksit ve diesterhidrazin yan ürün olarak olusur ve bu ürünler baska tepkimeler icin pek de kullanisli ürünler degildir. Büyük miktarlarda yapilacak olan bir Mitsunobu tepkimesi, sanayide oldukca sorun yaratacaktir.

Bu nedenle, son zamanlarda kimyagerler, tepkime gelistirirken atom ekonomisine de önem göstermekte ve tepkimelerin sanayide, sorun olusturmadan kullanibilmesine dikkat etmektedir. Bunlardan son zamanlarda oldukca popüler ve revacta konulardan olan  C-H aktivasyon  tepkimeleridir. Yer degistirme tepkimelerinin olusturacagi yan ürün sorununu düsünürseniz, sadece hidrojen atomu ile yer degistirmek oldukca temiz bir tepkime elde etmeyi saglayacaktir.

Özellikle yükseltgenme tepkimelerinde, yükseltgen olarak metallerin oksitlerinin ya da peroksi karboksilik asitlerin kullanilmasindansa hidrojen peroksit, ya da cok daha zor olsa da kullanilmasi harika olacak olan oksijen kullanilmasi, atom ekonomisi bakimindan oldukca fayda saglayacaktir. Yan ürün olarak sadece su cikmasi da atom ekonomikliginin üzerine cifte kaymak olmakta.

Bu nedenle yükseltgenme kimyasinda bu aralar, oldukca fazla bir sekilde, hidrojen peroksit kullanilmasina yönelik arastirmalar yogun olarak devam etmektedir.

Atom ekonomisi konusunda teker teker tepkimeleri incelemek ve yorumda bulunmak mümkün ama cok da uzatmak istemiyorum. Son bir örnek olarak  Diels-Alder Tepkimesi ‘ni vermek istiyorum ki Atom ekonomisi ve kullanislilik bakimdan mükemmel bir tepkimedir kendisi. Tepkimeye giren hersey, ürünlerde de var oldugu ve karmasik halkalar elde edilebildigi icin  total sentez  yapanlarin da favori tepkimeleri arasindadir. Atom ekonomisi konusu elbette ki ilaclarin sanayide sentezleri konusunda oldukca önem arzetmekte. Her yil binlerce ton üretilen ilaclardan olusan atiklarin boyutlarini düsünecek olursaniz, konunun hem cevre hem de ekonomik olarak oldukca sorunlari oldugunu anlayabilirsiniz.

Ilac olarak oldukca favorim olan, bas agrisinin bir numarali dümani, müthis agrikesici Ibuprofen de, atom ekonomik olarak sentezlenmeye baslanilan ve bu konuda oldukca da basarili olunan örneklerden biri. Bu konudaki detaylari, yazmayi planladigim Ibuprofen yazisina birakirken su kadarini söyleyeyim, ibuprofenin sanayideki sentezinin %40’larda olan atom ekonomisi %70’lere cikarilabilmistir ve bence bu oldukca büyük basaridir.

Herkese, yüksek verimli bol atom ekonomik tepkimeler efendim.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir