科学家发现更安全的替代方案来替代使用了 100 多年的爆炸反应

100 多年来，化学工业一直在使用爆炸性化学品进行反应，现在米尔海姆的科学家们发现了一种更安全的替代方案。米尔海姆/鲁尔马克斯·普朗克研究所的里特小组在《科学》杂志上发表了一篇关于芳基重氮的论文，题为“硝酸盐还原使芳基重氮化学更安全” 。

爆炸和中毒。严重受伤甚至死亡。在化学工业的历史上，发生过多次事故，有时甚至是致命的，通常是由某些反应所需的危险和爆炸性化学品引起的。

芳基重氮盐就是此类化学品，已使用了 140 年。它们具有很强的反应性，因此对于生产其他化合物(例如染料)非常有用。然而，高反应性意味着分离的芳基重氮盐不是很稳定，因此可能会发生无意的反应，有时甚至会发生爆炸性反应。

1969 年 12 月 23 日，位于巴塞尔的 Ciba AG 发生了一次涉及这些化学品的特别严重的爆炸。一座建筑物被毁，反应堆的重块飞到空中。 3 名工人丧生，31 人重伤。尽管有这些可怕的报告，芳基重氮盐的研究仍在继续。

由马克斯普朗克科伦研究研究所所长 Tobias Ritter 教授领导的团队现已成功使芳基重氮盐的危险化学变得更加安全。米尔海姆方案不仅降低了这些化合物的使用危险性，而且还可能为新反应的开发提供机会。

“通常，重氮盐的使用分两步进行：首先分离或积累危险的重氮盐，然后在第二步中将其转化为所需的产品。在我们的项目中，我们结合了两个合成步骤并在不积累重氮盐的情况下获得所需的产品，这显着降低了爆炸的风险，”Tobias Ritter 小组的博士生 Tim Schulte 解释道。

传统上，芳基重氮盐是由苯胺与亚硝酸或亚硝酸盐化合物合成的，这种反应多年来几乎没有创新。该反应必须在低温(低于 5°C)下进行，因为芳基重氮盐在较高温度下不稳定。然而，该小组的博士后研究员哈维尔·马特奥斯(Javier Mateos)和舒尔特发现了一种新方法，允许反应混合物中存在不同的亲核试剂。

新策略基于使用在植物中进行的自然过程，即硝酸盐还原。研究人员设法在试管中模仿自然过程，并将其与芳基重氮化学相结合，开发出一种更安全的合成方法。这样，可以避免与传统方法相关的上述限制，例如温度敏感性和需要强酸。

由于研究人员在新方案中结合了几个步骤，因此一开始就不会出现高浓度的危险物质。这并不是米尔海姆科学家发现的全部。

“对于我们的合成方法，我们使用化肥和燃料行业大量使用的化学品，因此价格低廉，”舒尔特说。这可能使化学工业公司对合成路线非常感兴趣，因为这意味着更低的生产成本。

托拜厄斯·里特 (Tobias Ritter) 表示：“实际上，100 年前就可以找到问题的解决方案，但现在发现的反应可能不会以同样的方式计划。”

“最终产生良好结果的化学物质组合是我们在开展另一个项目时偶然发现的，”马特奥斯透露。尽管所使用的试剂早已为人所知，但迄今为止，它们在重氮化学方面的潜力一直被忽视。

这种新方法在科学上也令人兴奋，因为现在可以采用新的化学方法，而传统方法由于爆炸风险高和连接不稳定而不可能轻易实现这一点。