تهیه واسطه های شیمیایی گامی اساسی در تحقق تجاری سازی مواد شیمیایی خوب و محصولات مواد جدید است. روش سنتز مستقیماً دقت ساختاری، سطح عملکرد و پایداری تولید محصول را تعیین میکند. با پیشرفتهای تکنولوژیکی و تعمیق مفاهیم تولید سبز، صنعت یک سیستم روششناختی یکپارچه چند-مسیری موازی و چند{3}تکنولوژیکی را برای پاسخگویی به نیازهای متفاوت کاربردهای واسطههای مختلف تشکیل داده است.
روشهای سنتز سنتی مبتنی بر واکنشهای آلی واحد هستند که مسیرهای کلاسیک مانند هالوژناسیون، نیتراسیون، سولفوناسیون، استریسازی، تراکم، اکسیداسیون و احیا را پوشش میدهند. این روشها بالغ هستند، تجهیزات بسیار متنوعی دارند و برای تولید مواد واسطهای معطر و آلیفاتیک با تناژ بزرگ، نسبتاً ساده مناسب هستند. با این حال، در ساخت مولکولهای پیچیده، آنها اغلب با مشکلاتی مانند واکنشهای جانبی متعدد، مراحل طولانی و استفاده کم از مواد خام مواجه میشوند که صنعت را به بررسی مداوم حالتهای واکنش کارآمدتر و ملایمتر ترغیب میکند.
استفاده از فناوری کاتالیزوری به طور قابل توجهی مرزهای روش های سنتز را گسترش داده است. کاتالیز همگن میتواند تغییرات گروه عملکردی-در دمای پایین و بسیار انتخابی را به دست آورد و اقتصاد اتمی را بهبود بخشد. کاتالیز ناهمگن بازیابی کاتالیزور و عملیات مداوم را تسهیل میکند، که برای تولید پایدار-در مقیاس بزرگ مفید است. در سالهای اخیر، کاتالیزور نامتقارن نقش مهمی در آمادهسازی واسطههای کایرال ایفا کرده است، که ساخت دقیق استریوسنتها را در یک واکنش یک مرحلهای ممکن میسازد، مراحل تفکیک و تبلور مجدد را کاهش میدهد و کارایی و خلوص کلی را بهبود میبخشد.
روشهای بیوسنتزی از آزمایشگاه به سمت صنعتی شدن حرکت میکنند و از شبکههای متابولیکی آنزیمها یا میکروارگانیسمها برای تبدیل مواد خام تجدیدپذیر به واسطههای ساختاری منحصربهفرد استفاده میکنند. این روش شرایط واکنش ملایم و تاثیر محیطی کم را ارائه میدهد، و به ویژه برای تهیه مشتقات پیچیده محصول طبیعی و مولکولهای کایرال با ارزش افزوده بالا مناسب است. با این حال، در حال حاضر توسط یک طیف باریک بستر، نوسانات عملکرد، و دشواری کنترل فرآیند محدود شده است.
مفهوم سنتز سبز، نوآوری روش شناختی را به سمت شیمی جریان کم-حلال، بدون حلال-و پیوسته سوق می دهد. راکتورهای جریان پیوسته می توانند دقیقا دما و زمان ماند را کنترل کنند و ایمنی و تکرارپذیری را بهبود بخشند. روش های کمک میدان خارجی مانند امواج مایکروویو و اولتراسوند می توانند سرعت واکنش را تسریع کنند و مصرف انرژی را کاهش دهند. طراحی مولکولی به کمک شیمی محاسباتی و هوش مصنوعی{3}}میتواند مسیرهای مصنوعی بهینه را از قبل بررسی کند و چرخه تحقیق و توسعه را کوتاه کند.
به طور کلی، روشهای سنتز واسطههای شیمیایی از تکیه بر تجربه صرفاً به بهینهسازی مشارکتی چند رشتهای تغییر کرده است. در آینده، تعادل بالاتری بین کارایی، گزینش پذیری، پایداری و هوشمندی، ارائه پشتیبانی فنی قوی برای توسعه صنعتی با کیفیت بالا، جستجو خواهد شد.