متناوب کردن جریان و پتانسیل برای الکتروسنتز تریفلئورومتیلاسیون هترو آرنها

---

تاریخ انتشار روی سایت: 24 خرداد ماه 1403

تاریخ انتشار بر روی ژورنال: 23 تیر ماه 1399

نویسندگان: Sachini Rodrigo, Chanchamnan Um, Jason C. Mixdorf, Disni Gunasekera, Hien M. Nguyen,* and Long Luo

DOI: 10.1021/acs.orglett.0c01906

نگارشگر و ادیتور خلاصه نامه: سید امیرحسین میرصدری

امروزه دانشمندان بسیار بیشتری از واکنشهای الکتروشیمیایی برای سنتز مواد شیمیایی استقبال میکنند. الکتروسنتز به جهاتی قابلیت های ویژه ای را برای واکنشهای شیمایی ایجاد میکند، از جمله میتوان به کنترل و شناسایی راحت تر حد واسط ها و یا انجام واکنشهای انتخاب پذیرتر نام برد. در این میان روشهای مختلفی برای الکتروسنتز ایجاد شده اند که در میان روشهای پتانسیل ثابت و یا جریان ثابت و سیستم های جریانی (Flow) و سیستم غشا پایه، سنتز جفت شده از روشهایی هست که مدت هاست از این روش جالب کمتر استفاده میشود. در این روش، یک ماده در یک الکترود تولید میشود و در الکترود دیگر به ماده دیگری تبدیل میشود که این مسیر را مسیر حفت شده مینامند، از آنجایی که دو واکنش مستقیم در یک سل و در مقابل یکدیگر اتفاق می افتد.

این روش خوبی ها و بدی هایی را به ارمغان می آمورد که از بدی های آن این است که واکنشهایی که حدواسط ناپایداری دارند که میلی ثانیه و یا در زمانها بیشتر از میلی ثانیه از بین میروند را نمیتواند پشتیبانی کند و باعث بازده های بسیار پایین میشود. از اینرو بسیاری از دانشمندان تلاش کردند تا با الکترولیتهایی با فاصله میکرومتری بین دو الکترود این حد واسطها و دیگر محصول جانبی را کنترل کرد. ممکن است سیستم بندی این سل کمی پیچیده بنظر آید. بنابراین در این مقاله سعی شد تا با ایجاد پتانسیل متناوب که در یک نقطه از پتانسیل مثبت و منفی میشود، به همان ترکیبات جفت شده برسیم که در دو الکترود مقابل ایجاد میشد، اما اینبار در سطح یک الکترود اتفاق می افتد. به این معنا که به محض ایجاد یک ماده بر روی سطح الکترود، دیگر انتقال جرم رخ ندهد و تغییر پتانسیل باعث شود همان ترکیب بر روی همان الکترود آناً به ترکیب جدید تبدیل شود. از اینرو دانشمندان متوجه شدند که تاثیر فرکانس و مقادیر پتانسیل اعمالی بسیار حائز اهمیت است. بنابراین چندین حالت مختلف شامل جریان مستقیم، جریان متناوب، جریان متناوب با فرکانسهای مختلف و پتانسیل های اعمالی مختلف بررسی شد. برای اینکار یک ماده ای استفاده شد که حاصل واکنش شیمایی یک رادیکال ناپایدار است تا بتوانند حدواسط ناپایدار را هم در این مقاله مورد بررسی قرار دهند. از اینرو واکنش تری فلوئورو متیلاسیون که پیشتر توسط پروفسور دیوید مک میلان ابداع شده بود، که در صنایع داروسازی بسیار حائز اهمیت است، مورد بررسی قرار گرفت.

در این بررسی پتانسیل مستقیم بازدهی برابر 13% نشان داد، در صورتی که ولتاژ متناوب با فرکانس 100 در پتانسیل 4/4 ولت، 100% درصد بازدهی تبدیل از خود به نمایش گذاشت. نکته جالب اینکه، در این واکنش برای بررسی مولکول حد واسط از تغییر سرعت روبش استفاده شد. به اینصورت که با تند کردن روبش فرصت واکنش جانبی را از حد واسط گرفتند و صرفا حد واسط را در حالت اکسیدی و احیایی خودش مورد بررسی قرار دادند. در ادامه نتایج متوجه شدند که ولتاژ بهینه خیلی بیشتر از ولتاژ مورد نیاز بود و به این نتیجه رسیدند که دو دلیل میتواند داشته باشد. یک اینکه مولد ایده آل نیست و دوم اینکه افت اهمی زیادی در الکترولیت وجود داشت. دلیل آن این است که در حالت عادی و بدون پتانسیل متناوب، مقاومت لایه دوگانه نزدیک الکترود خیلی کمتر از حالت متناوب است. با همین روش 25 مولکول سنتز کردند که پیرول ها، فوران ها و تیوفن ها بازدهی قابل قبولی داشتند.