Новости химической науки > Новое программное обеспечение для «зеленой химии»

Французские ученые разработали компьютерную программу органического синтеза для моделирования экологически безопасных растворов исходя из структурных элементов, полученных из биологического сырья.

Разработка чистых, экологически безопасных альтернатив растворителям и химическим реагентам, получающимся из нефти становится все более актуальным направлением научно-исследовательских разработок химической промышленности по всему миру. Озабоченность здоровьем, безопасностью, экономическими и правовыми вопросами наряду с необходимостью минимизации воздействия на окружающую среду привели к тому, что возрос интерес к разработке новых растворителей, особенно тех, которые являются производными биомассы. Несмотря на то, что были разработаны многочисленные компьютерные программы, позволяющие помочь в молекулярном моделировании и планировании синтеза, тем не менее они не нашли повсеместного применения в синтезе химических продуктов.

Компьютерное программное обеспечение GRASS при моделировании растворителей опирается на принципы «зеленой химии». (Рисунок из Green Chem., 2013, DOI: 10.1039/c3gc41442f)

Обычно при планировании синтеза опираются на профильные химические знания и анализ литературы. Компьютерное программное обеспечение GRASS, получившее название от сокращения «генератор экологически чистых растворителей на основании сельскохозяйственной продукции» (GeneratoR of Agro-based Sustainable Solvents), разработанное Жан-Мари Обри (Jean-Marie Aubry) из Университета Лилля в Северной Франции совместно с коллегами, оспаривает сложившийся подход и представляет способ, полностью основанный на принципах «зеленой химии», для моделирования строения растворителя в промышленных масштабах.

Биомассу можно превратить в новые растворители с помощью тысяч химических превращений, однако, на деле не все эти реакции являются промышленно значимыми. Программа GRASS учитывает много параметров, включая стоимость, условия, реагенты, показатели безопасности, атомную экономию, универсальность, возможность наработки больших количеств и периодичность применения в промышленности. Компьютерное программное обеспечение дает легкий доступ к большому числу возможных химических продуктов из выбранного набора структурных элементов, полученных из биологического сырья с помощью реакций, которые можно осуществить в промышленных масштабах.

Хосе эль Гарсия (José l García), специалист по зеленой химии из Испанского национального исследовательского совета (CSIC) при Университете Сарагосы, отзывается с похвалой об огромной работе, проделанной группой Жан-Мари Обри (Jean-Marie Aubry), для выделения компактного набора химических превращений уже привычных для существующих промышленных процессов, и в то же время, отслеживая их экологичность. Хосе эль Гарсия говорит, что модульность системы позволяет осуществлять её постоянную проверку для настройки и улучшения. Однако эль Гарсия также обращает внимание на то, что решение исследователей о полном отказе от галогенсодержащих растворителей означает, что некоторые интересные реагенты и/или направления реакции могут быть не замечены.

После успешного тестирования GRASS на глицерине и итаконовой кислоте и определении соединений для замены опасных растворителей, таких как диметилформамид (DMF) или н-метил-2-пирролидон (NMP), исследователи планируют расширить использование компьютерного программного обеспечения для появляющихся структурных элементов из биологического сырья. Для того чтобы эффективно сортировать все виртуальные структуры, сгенерированные GRASS, исследователи считают, что предварительные модели должны быть улучшены, чтобы предусмотреть точное предсказание физико-химических свойств, таких как температура плавления. Это позволит осуществлять автоматическую сортировку структур для выделения из них самых подходящих в зависимости от целевого применения.

Источник: Green Chem., 2013, DOI: 10.1039/c3gc41442f

метки статьи: #биохимия, #вопросы экологии, #квантовая химия, #химическая технология