Atom Ekonomisi

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.