I solventi hanno ricevuto molta attenzione nell’ambito della green chemistry . Questo può essere attribuito al grande volume di solvente tipicamente utilizzato in una reazione (specialmente nella fase di purificazione) o in una formulazione . Nonostante ciò, il solvente non è direttamente responsabile della composizione di un prodotto di reazione, né è il componente attivo di una formulazione. Pertanto l’uso di solventi tossici, infiammabili o dannosi per l’ambiente sembrerebbe inutile perché queste caratteristiche non hanno alcun impatto sulla funzione o sul progresso del sistema in cui viene applicato il solvente. Tuttavia, queste sfortunate conseguenze dell’uso del solvente sono spesso legate agli attributi benefici del solvente necessario per l’applicazione. La volatilità dei solventi consente il recupero e la purificazione del solvente per distillazione, ma crea anche emissioni atmosferiche indesiderate e il rischio di esposizione dei lavoratori. I solventi ammidici hanno l’elevata polarità necessaria per dissolvere un’ampia gamma di substrati e accelerare le reazioni , ma questa funzionalità implica spesso tossicità riproduttiva . All’altra estremità della scala di polarità i solventi idrocarburici forniscono la capacità di dissolvere gli oli nelle estrazioni e di eseguire separazioni , ma allo stesso tempo sono altamente combustibili e la loro bassa solubilità in acqua (alta logP) è legata al bioaccumulo e alla tossicità acquatica .
Nel tentativo di eliminare solventi indesiderati, le strategie di sostituzione spesso cercano composti strutturalmente correlati non ancora coperti dalle misure legislative e regolamentari di solito necessarie per forzare l’azione in questo senso. Così il benzene, dal suo riconoscimento formale come cancerogeno a metà del XX secolo, è generalmente sostituito dal toluene . Allo stesso modo il protocollo di Montreal ha limitato l’uso del tetracloruro di carbonio dal 1989 a causa del suo ruolo nel ridurre lo strato di ozono . Tipicamente i solventi alogenati cloroformio e diclorometano (DCM) sono ora utilizzati invece. È importante sottolineare che queste misure si sono dimostrate miopi rispetto a controlli chimici sempre più rigorosi a livello mondiale. Il toluene è infatti sospettato di danneggiare il nascituro e di danneggiare gli organi in caso di esposizione prolungata . Il cloroformio e il DCM sono probabilmente cancerogeni per l’uomo secondo le valutazioni dell’Organizzazione mondiale della sanità IARC . Inoltre, il DCM, anche se una sostanza alogenata di breve durata, ha ora dimostrato di impoverire l’ozono .
Il regolamento europeo relativo alla “Registrazione, valutazione, autorizzazione e restrizione delle sostanze chimiche” (REACH) ha introdotto restrizioni al toluene, al cloroformio e al DCM con condizioni specifiche (Tabella 1) . REACH sta ora influenzando l’importazione e l’uso di una vasta gamma di prodotti chimici in Europa. Tutti i prodotti che non soddisfano le condizioni stabilite nel REACH sono rimossi dal mercato attraverso il sistema di informazione Rapid Alert System for dangerous non-food products (RAPEX). Per prendere solo un piccolo campione , nel 2015 i prodotti vietati hanno incluso colle contenenti toluene , cloroformio o benzene , e talvolta in proporzioni allarmanti .
Guardando al futuro Europea il divieto di solventi, candidato sostanze chimiche vengono inseriti in un elenco di “sostanze estremamente problematiche” (SVHC) prima di RAGGIUNGERE le restrizioni imposte . In particolare per gli utilizzatori di solventi sono state esaminate le ammidi N,N-dimetilformammide (DMF), N,N-dimetilacetammide (DMAc) e N-metilpirrolidinone (NMP), nonché alcuni idrossieteri e solventi clorurati (Tabella 2). Solventi strutturalmente simili possono essere facilmente reperiti come sostituzioni drop-in, ma sono suscettibili di presentare molti degli stessi problemi ambientali, sanitari e di sicurezza (EHS) osservati negli esempi storici di sostituzione dei solventi. Le agenzie ambientali di altre regioni hanno i propri approcci alla regolamentazione delle sostanze chimiche pericolose, con solventi fortemente influenzati a causa del loro stato di COV e quindi ad alto rischio di esposizione .
Nel tentativo di classificare i solventi rispetto alla loro EHS profili di selezione del solvente guide sono state prodotte per dare informazioni in più rispetto al “bianco e nero” conclusioni di regolamentazione valutazioni. Lo scopo di questa revisione riguarda la sostituzione dei solventi organici convenzionali con solventi organici più verdi, idealmente a base biologica con l’aiuto di strumenti di selezione dei solventi. Anche lo sviluppo di approcci più sofisticati alla sostituzione del solvente che incorporino anche le prestazioni del solvente, o la progettazione di solventi su misura per un’applicazione, saranno allusi, ma non costituiranno la base di discussioni significative nel presente lavoro.
Definire i solventi verdi
La domanda posta da Fischer e dai suoi collaboratori al Politecnico federale di Zurigo (altrimenti noto come Istituto federale svizzero di tecnologia) nel titolo del loro articolo del 2007 è fondamentale: “cos’è un solvente verde” ? La loro risposta è una valutazione ora influente, a due livelli di ambientale, salute e sicurezza (EHS) e domanda di energia (che può essere considerato come un rapido calcolo di tipo LCA). Comprendendo l’energia necessaria per produrre un solvente e le opzioni disponibili a fine vita per recuperare parte di tale energia, è possibile calcolare la domanda di energia cumulativa netta (CED) della produzione di solventi. Il recupero energetico può essere ottenuto mediante incenerimento o compensando la domanda di risorse riciclando il solvente. La purificazione del solvente usato per distillazione è meno energivora della produzione di un volume equivalente di solvente nuovo. L’incenerimento produce direttamente energia, ma richiede più solvente per essere prodotto al suo posto.
L’approccio che offre la maggiore riduzione di CED dipende dal tipo di solvente (Fig. 1). In Fig. 1 l’energia necessaria per la produzione di 1 kg di solvente è mostrata come barre con ombreggiatura blu e solida. L’energia per distillare un solvente piuttosto che produrre di più è mostrata come le barre a strisce rosse. L’energia risparmiata (credito di distillazione) è mostrata sotto. Il credito di incenerimento è il recupero di energia dall’incenerimento, lasciando un CED ridotto come mostrato con barre tratteggiate verdi. La maggior parte (ma non tutti) degli idrocarburi è meglio incenerita secondo questo approccio LCA semplificato (ad es., n-esano ma non toluene). Lo stesso vale per l’etere dietilico. I solventi funzionalizzati con percorsi di produzione più lunghi sono meglio riciclati per mantenere l’energia e il valore investiti nella molecola durante la sua sintesi originale (ad esempio, DMF). Per l’etanolo i benefici sono abbastanza strettamente bilanciati. Una valutazione ancora più dettagliata della domanda di energia nella produzione di solventi è stata pubblicata dagli stessi autori .
figure1 La domanda di energia associata alla produzione di cinque solventi rappresentativi
Lo strumento EHS partner della valutazione del CED è stato fornito gratuitamente come usa foglio di calcolo (.file xls). La metodologia è completamente divulgata (Fig. 2), e quindi fornendo i dati necessari è disponibile, può essere applicato a qualsiasi solvente e qualsiasi combinazione di solvente utilizzato in un processo. La classifica è derivata dai codici di pericolo e di rischio, nonché dai limiti di esposizione previsti dalla legge. Pertanto, una scheda di sicurezza completa dovrebbe essere sufficiente per valutare il verde di un solvente utilizzando questo approccio. In effetti, questo è stato tentato per solventi metilsilossani volatili in un lavoro separato . Tuttavia, dal 2008 e dall’introduzione del Sistema armonizzato globale (GHS) come applicato dal regolamento europeo sulla classificazione , l’etichettatura e l’imballaggio (CLP), questo metodo ha bisogno di revisione.
figure2 Un esempio di scala di classificazione dei solventi ETH Zurich (categoria incendio/esplosione)
Tre criteri nelle tre categorie EHS sono combinati per completare un sistema di classificazione numerica. Punteggi più bassi sono indicativi di solventi più verdi (Fig. 3). Generalmente i risultati sono come previsto dall’intuizione, con alcoli ed esteri percepiti come più verdi degli idrocarburi, che a loro volta hanno punteggi migliori della formaldeide (5.6) e dell ‘ 1,4-diossano (5.0). La parità di ponderazione delle questioni ambientali, sanitarie e di sicurezza potrebbe essere discussa, poiché il DMF tossico per la riproduzione (3.7) registra come più verde dei solventi eterici che formano perossido come l’etere dietilico (3.9).
figure3Classifica di salute e sicurezza ambientale per cinque solventi rappresentativi
Combinando la domanda di energia con i punteggi EHS dei solventi si ottiene un quadro più ampio dell’impatto dei solventi. L’acetato di metile ed i solventi dell’alcool forniscono l’equilibrio ottimale di richiesta di energia bassa e di un profilo benigno di EHS (Fig. 4). Altre informazioni utili che emergono includono la grande domanda di energia della produzione di tetraidrofurano (THF). A 270 MJ / kg, anche se successivamente rivisto più vicino a 170 MJ/kg in una pubblicazione successiva , si raccomanda la distillazione del THF per ridurre il DCE complessivo a soli 40,1 MJ/kg. Al contrario, l’etere dietilico (con il suo CED inferiore) è meglio incenerito per ridurre al minimo il consumo netto di energia. Le implicazioni dell’incenerimento in relazione alle emissioni atmosferiche esulano dall’ambito di questa valutazione, ma dovrebbero essere prese in considerazione nella pratica, in particolare per i solventi contenenti azoto e zolfo che provocano emissioni di NOx e SOx all’incenerimento .
Mappa di EHS e CED valori per rappresentante solventi
Lungo una linea simile, Slater e Savelski di Rowan University hanno sviluppato anche un mezzo per generare un confronto tra i diversi solventi opzioni disponibili per un processo . Anche loro hanno prodotto un foglio di calcolo che può essere utilizzato liberamente da chiunque . Per ciascun solvente è stato elaborato un indice composto da 12 parametri ambientali, comprese considerazioni sulla salute sul lavoro (tossicità acuta, biodegradazione, potenziale di riscaldamento globale, ecc.). Considerazioni di sicurezza come il punto di infiammabilità e la formazione di perossido non vengono utilizzate come parametri di selezione del solvente. Questa decisione potrebbe essere percepita come una svista, per lo meno è una deviazione dall’approccio EHS dell’ETH di Zurigo. Una somma dei parametri (ridimensionata in modo appropriato con una ponderazione definita dall’utente) produce un punteggio compreso tra 0 (più verde) e 10 (meno verde). Considerando la quantità di solvente utilizzato, i processi possono essere confrontati per valutare l’impatto del solvente più basso. Questo approccio della Rowan University è stato utilizzato per valutare le rotte per il citrato di sildenafil (il principio attivo del Viagra™), mostrando come il loro “indice di greenness del processo totale” sia diminuito di un fattore 400 dal processo chimico medicinale originale all’ultima via commerciale.
Da questa metodologia è stata creata anche una tabella di selezione dei solventi contenente oltre 60 solventi . L’unica considerazione della tossicità cronica è la cancerogenicità, e quindi i solventi reprotossici come NMP hanno una maggiore greenness percepita (cioè, 3.0 su 10.0) rispetto a quanto ci si potrebbe aspettare (ad esempio 1-butanolo segna 4.6). Come illustrato dall’esempio specifico dei solventi idrocarburici, l’approccio della Rowan University offre una migliore differenziazione tra solventi rispetto allo strumento ETH di Zurigo (Fig. 5). In Fig. 5, le scale del ETH Zurigo (sinistra, 0-9) e Rowan University (destra, 0-10) valutazioni solvent greenness sono stati rappresentati in modo tale che i punteggi per l’etanolo sono uguali in grandezza, piuttosto che equiparare le due variabili dipendenti. L’etanolo è incluso come voce di riferimento perché entrambi i sistemi concordano sul fatto che si tratta di un solvente verde (l’etanolo non viene suggerito come alternativa a qualsiasi solvente idrocarburico). Mentre l’approccio sviluppato dal Politecnico federale di Zurigo non è in grado di fare alcuna distinzione significativa tra il verde degli idrocarburi, la valutazione della Rowan University offre una maggiore varianza in questo insieme. Di conseguenza il cicloesano e l’n-eptano sono considerati più verdi dell’n-pentano e dell’n-esano e il verde dei solventi aromatici aumenta con la sostituzione del gruppo metilico.
Il verde dei tradizionali solventi a base di idrocarburi relativa all’etanolo
selezione del Solvente per esplorativa chimica
Il concetto generale di creazione di classifiche di solvente verde ha preso una direzione diversa all’interno delle industrie chimiche. Il settore farmaceutico, in particolare, ha voluto stabilire le proprie gerarchie istituzionali di solvent greenness sin dalla consapevolezza che il solvente è il componente principale di una reazione tipica nella produzione di un ingrediente farmaceutico attivo . Di conseguenza, i solventi di processo sono responsabili della maggior parte del consumo di energia, dei rifiuti e delle emissioni di gas serra . Ciò rende la minimizzazione dell’uso di solventi e le sostituzioni più verdi una priorità, ed è spesso un obiettivo facile nelle iniziative di chimica verde . Sebbene la chimica senza solventi sia sempre stata di interesse per i chimici verdi, non è generalmente applicabile alla sintesi di prodotti farmaceutici e altri prodotti chimici fini. Il solvente può avere una profonda influenza sulla velocità di reazione e sulla selettività del prodotto , e i benefici più generali dell’uso del solvente nelle reazioni non dovrebbero essere trascurati. I solventi fungono da dissipatore di calore e da regolatore di temperatura, riducono la viscosità della miscela e migliorano il trasferimento di massa e rendono possibili estrazioni e separazioni selettive .
Gli strumenti di selezione dei solventi non sempre richiedono all’utente di eseguire calcoli e confrontare i sistemi di classificazione numerica. Solventi alternativi con bassa tossicità, problemi minimi di sicurezza e scarso impatto sull’ambiente possono essere selezionati da semplici ausili visivi . Anche le applicazioni di telefonia mobile sono ora disponibili per questo scopo . Le guide di selezione dei solventi progettate per i laboratori di chimica su piccola scala dell’industria farmaceutica tendono ad essere elenchi di solventi disposti secondo la politica di utilizzo aziendale. Rispetto agli strumenti ETH Zurich e Rowan University, esiste una correlazione più chiara tra i solventi limitati dalle normative (Tabelle 1, 2) e le raccomandazioni delle guide di selezione dei solventi dell’industria farmaceutica. Tre importanti guide sviluppate per la chimica medicinale sono state combinate ai fini del confronto in questo lavoro (Figs. 6, 7). La codifica a colori è un sistema ‘semaforo ‘ universalmente utilizzato, con il commento su ogni solvente specifico per le condizioni imposte da ogni azienda. Quindi, dove Pfizer potrebbe considerare un solvente “utilizzabile”, GSK afferma che ha “alcuni problemi” e Sanofi suggerirebbe “sostituzione consigliabile” (ad esempio, come nel caso del toluene). Le figure 6 e 7 sono abbreviate per includere solo solventi con almeno due voci nelle guide di selezione dei solventi per la chimica medicinale Pfizer, GSK e Sanofi. Una versione ampliata contenente tutti i solventi presenti nei tre strumenti è presentata come file aggiuntivo (file aggiuntivo 1).
versione Unificata di generali di selezione del solvente guide per medicinali chimici (parte 1)
versione Unificata di generali di selezione del solvente guide per medicinali chimici (parte 2)
Pfizer è stata la prima azienda a pubblicare il loro colore), gerarchica di selezione del solvente guida per medicinali chimici . Lo strumento è un semplice documento che elenca i solventi come “preferiti”, “utilizzabili” o “indesiderabili” (fare riferimento alle Figg. 6, 7; File aggiuntivo 1). Pfizer ha dato la priorità alla facilità d’uso nella creazione di questa guida alla selezione dei solventi, se non altro per incoraggiare i chimici ad usarlo. Di conseguenza si potrebbe considerare che questo strumento è limitato e poco avventuroso, ma promuovendo piccoli cambiamenti che pochi troverebbero dirompenti per il loro lavoro, si può percepire un grande vantaggio a livello aziendale. Come accompagnamento alla guida alla selezione dei solventi Pfizer, viene fornita un’utile guida alla sostituzione per i solventi considerati indesiderabili (Tabella 3). In questo strumento di accompagnamento suggeriscono DCM come sostituto di altri solventi clorurati nei casi in cui un solvente non clorurato non è applicabile. Sebbene questa non sia affatto una conclusione ideale, introducendo questo strumento nei loro laboratori di chimica medicinale, Pfizer ha effettivamente riportato una riduzione del 50% nell’uso di solventi clorurati in 2 anni e ha ottenuto una riduzione del 97% degli eteri indesiderati (in particolare diisopropil etere). Hanno anche osservato un aumento dell’uso di n-eptano al posto dell’n-esano neurotossico e dell’n-pentano più volatile e infiammabile. Pertanto si può concludere che semplicemente aumentando la consapevolezza dei problemi dei solventi, la gestione può guidare i chimici del banco verso un uso più ecologico dei solventi con il più semplice degli aiuti alla selezione dei solventi.
GlaxoSmithKline (GSK) aveva già prodotto guide di selezione dei solventi per chimici di processo al momento della pubblicazione dello strumento Pfizer medicinal chemistry . GSK ha quindi seguito l’esempio con una guida semplificata per la selezione dei solventi per i laboratori di chimica medicinale stessi, derivata da una valutazione aggiornata e ampliata dei solventi . La metodologia è più sfaccettata dello strumento Pfizer, con una ripartizione dettagliata dei punteggi per le diverse categorie EHS liberamente disponibili come informazioni supplementari all’articolo principale . L’unica differenza notevole tra le valutazioni Pfizer e GSK di solvent greenness è per il metiletilchetone( MEK), che è preferito a Pfizer ma è considerato avere problemi importanti per GSK (Fig. 7). Per chiarire, MEK ha gravi conseguenze ambientali, ma è sicuro da gestire con bassa tossicità . Il contrasto tra le sue proprietà EHS è probabilmente la ragione per le diverse interpretazioni delle due guide di selezione dei solventi, con lo strumento Pfizer ponderato più verso la salute e la sicurezza. I dati alla base della guida alla selezione dei solventi GSK medicinal chemistry vengono utilizzati anche dagli scienziati dello sviluppo del processo e, di conseguenza, includono più parametri ambientali.
Più recentemente Sanofi ha anche offerto una guida di selezione dei solventi equivalente . Lo strumento si è evoluto da una prima versione della guida interna alla selezione dei solventi dell’azienda che divideva i solventi in una lista raccomandata e una lista di sostituzione. I chimici che sviluppano vie sintetiche hanno dovuto giustificare l’uso di solventi nell’elenco di sostituzione dimostrando che nessuna alternativa funziona in modo altrettanto efficace. Tuttavia la lista di sostituzione era molto lunga e ingombrante, come riportato dagli autori . Pertanto è stato sviluppato un nuovo strumento, fornendo una scheda di riferimento per ogni solvente contenente dati utili sulle proprietà. Una tabella di selezione dei solventi per ciascuna classe di solvente con una raccomandazione generale per ciascun solvente è completata dai vincoli previsti e dalle relative avvertenze di pericolo. La guida alla selezione dei solventi Sanofi contiene molti più solventi di quelli presenti negli strumenti di chimica medicinale Pfizer e GSK. La conclusione generale per ciascun solvente è stata data in precedenza nei fichi. 6 e 7 (per una versione espansa fare riferimento al file aggiuntivo 1). Il seguente set di dati ridotto di soli solventi aprotici dipolari dimostra il dettaglio della guida alla selezione dei solventi Sanofi (Fig. 8). Viene utilizzata la consueta codifica a colori del semaforo, con indicatori aggiuntivi. Vengono utilizzati i limiti di solvente residuo per i prodotti farmaceutici secondo la Conferenza internazionale sull’armonizzazione (ICH).
Sanofi solvente guida alla selezione selezionato aprotico dipolare solventi
L’uso del legislativo categorie rende la Sanofi selezione del solvente guida industrialmente rilevanti, diretto da necessità di sopra di ogni personale percezione di ciò che un verde solvente è in realtà. La classifica generale e l’elenco di altre preoccupazioni rende lo strumento utile agli utenti nei laboratori di chimica esplorativa che potrebbero non essere direttamente confrontati con i vincoli normativi dell’uso dei solventi. La sostituzione è necessaria per i solventi ammidici in Fig. 8, con acetonitrile l’unico solvente raccomandato che potrebbe essere usato invece. La mancanza di opzioni per aprotici dipolari verdi è evidente, anche l’acetonitrile non è considerato un solvente verde in altre guide di selezione dei solventi . Per reazioni a temperatura più elevata il dimetilsolfossido (DMSO) e il solfolano potrebbero essere opzioni accettabili, sebbene si consiglia la sostituzione.
I dati raccolti dalle guide di selezione dei solventi Pfizer, GSK e Sanofi producono una serie di conclusioni. I solventi più verdi (es., quelli con tre voci ombreggiate verdi o due voci verdi e una voce vuota in Fichi. 6 e 7) sono acqua, acetato di n-propile, acetato di i-propile, 1-butanolo e 2-butanolo. Questo set è fortemente limitato, con solo alcoli ed esteri che presentano accanto all’acqua come riconosciuti su tutta la linea come solventi verdi. Questa conclusione è in accordo con gli strumenti ETH Zurich e Rowan University. Si possono trarre conclusioni anche per quanto riguarda i solventi meno desiderabili. I seguenti solventi sono inequivocabilmente considerati indesiderabili se non già vietati (es., almeno due voci ombreggiate rosse o nere in Fichi. 6 e 7, nessuna voce gialla o verde): cloroformio, 1,2-DCE, tetracloruro di carbonio, NMP, DMF, DMAc, benzene, esano, 1,4-diossano, 1,2-DME, etere dietilico e 2-metossietanolo. Questo insieme esclude molti dei dipolari aprotici, clorurati, idrocarburi ed etere solventi. I chimici dovrebbero fare attenzione quando usano questi tipi di solventi e considerare le implicazioni EHS della loro scelta. 2-Metiltetraidrofurano (2-Metf) e terz-butil metil etere (TBME) sono preferibili al THF e all’etere dietilico a questo proposito. Se non vi sono opzioni verdi all’interno di una classe di solventi, è chiaro che solo in circostanze insolite uno dei solventi verdi sopra indicati potrebbe sostituire i solventi elencati in rosso o in nero senza una sostanziale riprogettazione del processo. Come complicazione aggiuntiva le tre guide di selezione dei solventi mostrate in Fig. 6 e 7 non sono sempre d’accordo. Ad esempio, l’acetonitrile raggiunge un risultato diverso in ciascuna delle guide di selezione dei solventi.
Classificazione dei solventi per una chimica più verde
Il semplice approccio a tre livelli e codificato a colori per classificare i solventi per scopi chimici medicinali ha il vantaggio di una facile interpretazione, ma a scapito di limitare la profondità delle informazioni fornite. Quando si progettano reazioni su larga scala, sono necessarie ulteriori informazioni su ciascun solvente poiché il processo è orientato verso la produzione su scala commerciale, in cui vengono ingrandite le preoccupazioni relative ai problemi di EHS. GlaxoSmithKline (GSK) è stata la prima azienda farmaceutica a pubblicare una guida alla selezione dei solventi destinata all’uso nello sviluppo dei processi . Nella sua presentazione originale, ciascuno dei 35 solventi presenti ha una classifica relativa da 1 (ungreen) a 10 (green) in quattro categorie di rifiuti, impatto ambientale, salute e sicurezza . Un certo numero di parametri sono considerati all’interno di ogni categoria. Ad esempio, la categoria dei rifiuti comprende l’incenerimento, il recupero dei solventi e i trattamenti biologici dei rifiuti. Le proprietà del solvente che influenzano l’incenerimento sono il suo calore di combustione, la possibilità di formazione di HCl o diossina o emissioni di NOX e SOX e la sua solubilità in acqua (Fig. 9). Un elenco completo delle categorie è presentato nel file aggiuntivo di accompagnamento (file aggiuntivo 1). L’approccio è stato successivamente ampliato per contenere una quinta categoria sulla valutazione del ciclo di vita .
Alcune delle proprietà che decide i rifiuti punteggio di solventi in GSK selezione del solvente guide
al Momento della pubblicazione dei loro medicinali chimica solvente guida alla scelta GSK aggiunto un nuovo reattività/stabilità punteggio e legislativo flag per indicare se i controlli per l’uso del solvente . Una versione molto abbreviata dell’ultima categorizzazione GSK è stata fornita come Fig. 10, elencando solo i solventi aprotici dipolari come esempio di una classe di solvente difficile da sostituire. Le categorie sono rifiuti, impatto ambientale, salute, infiammabilità, reattività e valutazione del ciclo di vita (LCA). I controlli legislativi sono indicati anche sotto forma di “bandiere” in fig. 10. Il sistema di punteggio evidenzia la natura sicura da usare ma tossica dei solventi aprotici dipolari. A causa del contrasto tra i punteggi separati, questo tipo di rappresentazione dei dati è più utile di un singolo indicatore EHS. Gli approcci ETH Zurich e Rowan University possono fornire un punteggio “medio” fuorviante in questo caso. Il maggior dettaglio dei punteggi separati risolve anche l’ambiguità delle valutazioni a tre livelli codificate a colori fornite nelle Figg. 6 e 7.
Estratto di GSK di selezione del solvente guida (aprotico dipolare solventi)
Le decisioni prese in GSK strumenti non sono inamovibili i verdetti, ma dinamico e alterando, a fronte di nuove informazioni e di cambiare la politica aziendale. Infatti i punteggi attribuiti a ciascun solvente sono cambiati nel tempo . L’approccio utilizzato da GSK utilizza la media geometrica delle proprietà che compongono ogni categoria per stabilire la scala numerica per ogni punteggio EHS. Un limite inferiore e un limite superiore sono definiti in modo che la scala 1-10 non sia allungata troppo lontano da valori anomali, che raggrupperebbero la maggior parte dei solventi nel mezzo della scala (Fig. 11) . Ciò significa che i punteggi EHS dipendono da quali solventi sono inclusi nella valutazione, che è a rischio di un pregiudizio appositamente creato e cambierà man mano che vengono aggiunti nuovi solventi. Il vantaggio di questo calcolo è che il punteggio finale non è altrimenti soggettivo e si ottiene una diffusione utile dei punteggi da 1 a 10.
la Normalizzazione di GSK di selezione del solvente guida punteggi
Il concetto di fornire punteggi numerici per EHS profilo di solventi ha dimostrato di essere popolare, e successivamente ripetute da altre istituzioni. La tavola rotonda farmaceutica dell’American Chemical Society (ACS) Green Chemistry Institute (GCI) è stata avviata nel 2005, unendo 14 organizzazioni partner con lo scopo di stabilire obiettivi e standard comuni in relazione alle pratiche di chimica verde. Insieme hanno sviluppato una guida alla selezione dei solventi, utilizzando il noto punteggio numerico e la codifica a colori della guida alla selezione dei solventi GSK e l’inedito equivalente AstraZeneca . E ‘ stato anche trasformato in un telefono cellulare app . C’è una categoria di salute e una di sicurezza nella guida alla selezione dei solventi ACS GCI, accompagnata da tre criteri ambientali. La valutazione per i solventi aprotici dipolari è presentata come Fig. 12, fornendo un confronto con le precedenti tabelle di selezione dei solventi (Fig. 8, 10). Nota: il punteggio è invertito rispetto allo strumento GSK. Tuttavia la distribuzione della codifica dei colori è la stessa, con i tre punteggi peggiori possibili (8, 9 e 10) sfumati in rosso e i punteggi ideali (1, 2 e 3) in verde. Le opzioni rimanenti sono colorate in giallo. L’ispezione della guida completa ACS GCI rivela in generale che ci sono pochissimi punteggi rossi (cioè non verdi), un fatto che viene ripetuto in Fig. 12 anche. I solventi contenenti zolfo sono penalizzati per le emissioni di SOX generate dall’incenerimento. Diversi solventi etere hanno scarsi punteggi di sicurezza o di salute, ma per la maggior parte questo strumento può essere considerato più indulgente rispetto alla guida di selezione dei solventi GSK, ad esempio. Ad esempio, il punteggio di salute non sembra incorporare tossicità cronica, che è motivo di preoccupazione per NMP, DMF e DMAc (Tabella 2). La mancanza di informazioni dietro le assegnazioni fornite nella guida alla selezione dei solventi ACS GCI solleva domande, ma questa è una preoccupazione comune e solo completamente alleviata dagli strumenti interattivi sviluppati da ETH Zurich e Rowan University, che a loro volta travisano anche i comuni solventi ammidici DMF, DMAc e NMP come solventi verdi.
Estratto di ACS GCI selezione del solvente guida (aprotico dipolare solventi)
Si potrebbe sostenere che molte categorie di GSK e ACS GCI strumenti, ognuno con una scala numerica derivata da vari parametri, la rendono troppo difficile equilibrio tra questi diversi aspetti e raggiungere una conclusione definitiva. Le soglie che definiscono i diversi punteggi con codice colore sono stabilite in base alle preferenze dei progettisti della guida e potrebbero non essere coerenti tra gli strumenti o pertinenti alle normative. Una risposta a questo è presentata in un tentativo più recente di una guida alla selezione dei solventi con una maggiore enfasi sui controlli normativi. Questo strumento è stato costruito da scienziati di Sanofi, GSK, Pfizer, l’Università di York e Charnwood consultants come parte di un progetto di ricerca collaborativo noto come CHEM21, una partnership pubblico–privato nell’ambito dell’iniziativa per i medicinali innovativi (IMI) . L’approccio utilizzato per assegnare il verde solvente è fortemente derivato dal Sistema armonizzato globale (GHS) di classificazione, etichettatura e imballaggio (CLP) delle sostanze . La metodologia è apertamente disponibile come informazione complementare all’articolo e può essere utilizzata a piacere per estendere e adattare la valutazione ai nuovi solventi. Questo recente sviluppo mostra quindi una chiara evoluzione rispetto allo strumento ETH Zurich, sempre basato sui codici di pericolo e sulle proprietà fisiche dei solventi, ma aggiornato per adeguarsi alle più recenti normative chimiche. Una differenza fondamentale è che la classifica finale di ciascun solvente nella guida CHEM21 deriva dalla sua caratteristica meno verde, non da una media o da una somma di proprietà non correlate. La scala ha un limite superiore di dieci come punteggio peggiore, ma in una modifica agli strumenti precedenti un punteggio di sette è ora ombreggiato in rosso. Inoltre una frase è associata a ciascun solvente, come nel caso delle guide semplificate di selezione dei solventi per la chimica medicinale di Pfizer, Sanofi e GSK. Ciò significa che non è sempre necessario un esame dettagliato dello strumento per utilizzarlo. Tuttavia, l’utilità e l’accuratezza di questa dichiarazione di sintesi è discutibile dato che il consorzio responsabile del progetto ha talvolta annullato la metodologia basata sui dati. Questo può essere visto per acetonitrile e DMSO nel seguente estratto di soli solventi aprotici dipolari (Fig. 13). Ciò evidenzia che la selezione dei solventi non può mai essere una scienza esatta e una preferenza organizzativa per determinati solventi influenzerà ciascuna designazione, proprio come l’esperienza passata di un chimico con i solventi ha storicamente determinato la propria selezione dei solventi su base personale. Tuttavia, ricavando una guida alla selezione dei solventi dall’esperienza e dalla regolamentazione, questo strumento è in grado di allineare l’uso dei solventi con i controlli e le restrizioni previsti per le sostanze chimiche pericolose in futuro, facilitando la transizione verso un uso più ecologico dei solventi. Si noti inoltre che i punteggi relativi alla salute dei solventi ammidici sono più rappresentativi della loro tossicità per la riproduzione rispetto a quelli riportati nella guida alla selezione dei solventi ACS GCI.
Estratto della CHEM21 (convenzionale) di selezione del solvente guida (aprotico dipolare solo solventi)
i Membri del CHEM21 consorzio separatamente rivedendo le conclusioni di tre solvente selezione di guide (GSK, AstraZeneca, ACS GCI), nel tentativo di creare un consenso che in seguito hanno guidato lo sviluppo della propria guida, come esaminato in precedenza . Ogni strumento è stato adattato in una valutazione a tre livelli di sicurezza, salute e impatto ambientale. In questo lavoro, il risultato dell’indagine CHEM21 sulle guide di selezione dei solventi è integrato con le guide di selezione dei solventi Sanofi e più recenti CHEM21. Il totale di cinque strumenti può essere organizzato in termini di formato EHS tripla categoria, concluso con una valutazione complessiva. In Fig. 14, la sfumatura di colore è basata su quella delle pubblicazioni originali, con numeri rimossi perché le scale sono indipendenti l’una dall’altra. I risultati delle categorie sicurezza, salute (H) e ambiente (E) e le conclusioni generali sono stati assegnati secondo la metodologia dell’indagine CHEM21 nel caso delle guide GSK, AstraZeneca e ACS GCI . Verde (G), giallo (Y) e rosso (R) voci in Fig. 14 sono etichettati come tali. Ciò significa che si verificano conflitti tra gli strumenti originali e i risultati armonizzati dell’indagine. Ad esempio, l’acetonitrile è ora considerato problematico (categoria gialla) all’interno della guida GSK e in generale. Tuttavia, l’acetonitrile è stato codificato in rosso nella guida originale alla selezione dei solventi GSK e considerato avere problemi importanti. Le informazioni nelle guide originali di selezione dei solventi Sanofi e CHEM21 potrebbero essere utilizzate direttamente perché entrambi questi strumenti sono una valutazione tripla EHS con una conclusione generale per ciascun solvente comunque. Nel caso della guida alla selezione dei solventi Sanofi, è stato utilizzato principalmente il punteggio sulla salute sul lavoro. Se non disponibile, il limite di concentrazione ICH è stato utilizzato invece per la categoria di salute. Qualsiasi conclusione riveduta nello strumento CHEM21 appare a destra della conclusione predefinita. Qui vengono confrontati solo i solventi aprotici dipolari (Fig. 14), ma una tabella completa viene fornita come file aggiuntivo (file aggiuntivo 1).
figure14Classifiche semplificate per l’ambiente (E) la salute (H) e la sicurezza (S) dei solventi aprotici dipolari
Interpretazione Fig. 14, ancora una volta è evidente che NMP, DMF e DMAc non sono scelte solventi desiderabili. Gli strumenti sviluppati da AstraZeneca e l’ACS GCI sono meno duri nella loro valutazione, ma non è chiaro il motivo data la tossicità riproduttiva dei solventi ammidici. Il metodo con cui i punteggi AstraZeneca vengono convertiti per l ‘indagine sulle guide di selezione dei solventi classifica NMP come più verde dell’ acetato di etile . Ciò evidenzia chiaramente una incoerenza tra l’approccio AstraZeneca alla selezione dei solventi e i noti problemi di tossicità cronica, soprattutto perché l’NMP è una sostanza molto preoccupante per le restrizioni sul suo uso in Europa . Nonostante i suoi problemi di stabilità ad alta temperatura DMSO sembra essere un’alternativa più verde. Anche il solfolano era stato precedentemente riconosciuto come una migliore scelta di solventi rispetto ai solventi aprotici dipolari reprotossici . Sulpholane riceve tre punteggi di colore verde codificati da Sanofi nella sua valutazione EHS, ma ottiene solo una classifica gialla complessiva che significa “sostituzione consigliabile”. Questo perché ha un limite di concentrazione di ICH da moderato a basso nei prodotti farmaceutici (160 ppm) ed è ulteriormente penalizzato per il suo alto punto di fusione e l’alto punto di ebollizione . Nel complesso il sulfolano è raccomandato come solvente nell’indagine delle guide di selezione dei solventi. Purtroppo il sulfolano è ora sospettato di essere anche una reprotossina, un fatto che si riflette nelle conclusioni della guida alla selezione dei solventi CHEM21 (Fig. 13) . Solo le schede di sicurezza più recenti contengono queste informazioni e non sono ampiamente note al momento della scrittura . Nonostante sia raccomandato come solvente alternativo decenni prima che esistessero le guide di selezione dei solventi dell’industria farmaceutica, il derivato dell’urea dimetil propilene urea (DMPU) non è diventato un solvente verde prominente, ma può anche essere considerato per alcuni tipi di chimica .
I risultati del consorzio CHEM21 nella loro indagine sulle guide di selezione dei solventi sono stati utilizzati per produrre un riassunto (Tabella 4) . Non sempre è stato trovato un consenso nella categorizzazione dei solventi , per cui sono state introdotte categorie intermedie di “raccomandati o problematici” e “problematici o pericolosi”. Il posizionamento inconcludente di alcuni solventi in questa gerarchia è dovuto alle diverse interpretazioni di ciò che significa essere verdi. Nel complesso l’indagine ha avuto un discreto successo nel determinare un insieme di solventi ideali. La diversità dei solventi più verdi è chiaramente limitata, sottolineando che i nuovi solventi devono essere progettati per sostituire le ammidi, i solventi clorurati e gli idrocarburi in particolare. L’unica probabile alternativa verde ai solventi ammidici è il solfolano, ma come discusso in precedenza, le valutazioni più recenti sono meno approvate (Fig. 13) .
La mancanza di ampiezza esistenti catalogo di verde solventi è ribadito in un altro recente tentativo di sintetizzare diversi di selezione del solvente guide . Qui, solo alcuni acidi, alcoli, esteri ed eteri (e solfolano) sono indicati come verdi. La metodologia alla base della valutazione di Eastman et al. si basa sulle guide di selezione dei solventi GSK, Pfizer e Sanofi, ma non sono state fornite ulteriori informazioni e pertanto non viene esaminato in modo approfondito nell’ambito di questo lavoro .
Fonti di solventi
Un problema chiave che manca in modo evidente in quasi tutte le guide di selezione dei solventi è l’origine di ciascun solvente. Lo strumento ETH di Zurigo per il calcolo del CED della produzione di solventi affronta direttamente questo problema, ma è limitato ai solventi petrolchimici convenzionali . Per le recensioni sul tema dei solventi a base biologica, vedere i seguenti riferimenti . Le materie prime rinnovabili dovranno essere adottate per garantire la sostenibilità dell’industria chimica . Le guide di selezione dei solventi sono diventate una componente vitale nello sforzo di migliorare il verde delle industrie chimiche fini, ma pochi tentativi sono stati fatti per evidenziare la rinnovabilità dei solventi o semplicemente per incorporare solventi di origine biologica all’interno di questi strumenti . Oltre all’etanolo (che ora è principalmente ottenuto dalla biomassa a causa dei suoi usi energetici) e al DMSO (prodotto ossidando il sottoprodotto del solfuro di dimetile delle operazioni di spappolamento del legno), 2-MeTHF è attualmente l’unico esempio prevalente di solvente a base biologica neoterica (che significa strutturalmente nuovo o non convenzionale) da caratterizzare attraverso le guide di selezione dei solventi . Sebbene la stragrande maggioranza dei solventi sia prodotta da risorse fossili, qualsiasi progresso nella selezione dei solventi verdi è miope a meno che i solventi rinnovabili non siano considerati su un piano di parità. La funzionalità non convenzionale dei solventi neoterici può offrire le stesse proprietà dei solventi convenzionali ma evitare gli inconvenienti di parti chimiche familiari come le ammidi reprotossiche . Si noti che la definizione generale di solvente neoterico si estende anche ai liquidi ionici, ai sistemi di solventi acquosi , ai fluidi supercritici e ai sistemi di solventi sintonizzabili , senza riguardare l’origine del solvente. Tuttavia questi tipi di solventi non sono ancora stati trovati nelle guide di selezione dei solventi.
Le guide di selezione dei solventi possono essere modificate per identificare quali solventi possono essere prodotti dalla biomassa e quanto sia realistico un cambiamento nella materia prima rispetto alla biomassa, considerando eventuali sfide tecnologiche o barriere economiche. Per dimostrarlo, la guida alla selezione dei solventi raccolti ideata da Prat et al., riassumendo il loro ‘survey of solvent selection guides’ come mostrato nella Tabella 4, è stato suddiviso in categorie di diversa origine solvente ai fini di questo lavoro (Tabella 5). La colonna di solventi a base biologica è costituita da solventi prodotti dalla biomassa su larga scala, se non esclusivamente. L’acqua è stata inclusa come solvente a base biologica per comodità. I solventi indicati come “rinnovabili” nella Tabella 5 sono disponibili sul mercato, ma la biomassa non è la materia prima primaria. I solventi che possono essere prodotti dalla biomassa sono assegnati come tali se derivati da: bio-metanolo (o syngas), bioetanolo (o bioetilene), acido bioacetico, bio-1-butanolo, bio-isobutanolo (o bio-isobutene) e bio-acetone (applicabile anche come potenziale precursore dell’isopropanolo) . Questi sono tutti altamente fattibili, calo di sostituti a base biologica che si inseriscono nelle catene di produzione di solventi esistenti. Altri prodotti chimici facilmente disponibili a base biologica come il glicerolo non sono stati elencati perché non hanno alcuna incidenza sui solventi descritti nella Tabella 5. I solventi clorurati indesiderati sono raggruppati con i solventi che non possono essere prodotti dagli intermedi a base biologica suggeriti. Non si tratta necessariamente di solventi a base biologica irrealistici dal punto di vista tecnologico (ad esempio, la clorazione del metano a base biologica), ma non vi è alcun incentivo per i fornitori a produrre e distribuire solventi cancerogeni regolamentati da materie prime rinnovabili.
Combinato con GSK solvente utilizzare i dati del 2005, la Tabella 5 indica una scarsa integrazione delle bio a base di solventi nell’industria farmaceutica in quel momento. Anche se è piacevole vedere una preferenza per usare eptano invece di n-esano, e acetonitrile invece di altri aprotici dipolari, nessuno dei due è bio-based. Allo stesso modo il toluene e il DCM sono comunemente usati al posto di altri solventi aromatici e clorurati ancora più pericolosi, ma ancora una volta si tratta di solventi non rinnovabili sotto controllo normativo come discusso in precedenza. Gran parte di questo ha a che fare con la mancanza di dati fisico-chimici e EHS per i nuovi solventi, e come tale una comprensione limitata del loro verde.
Più promettente, recenti documenti che documentano le procedure di sviluppo dei processi mostrano un maggiore uso di 2-MeTHF nella sintesi chimica su larga scala . La tabella 5 indica che sono disponibili solventi più ecologici e che i solventi a base biologica sono ben rappresentati nelle categorie “raccomandati” e “tra raccomandati e problematici”. I solventi a base biologica prontamente disponibili tendono ad essere solventi protici, ma anche esteri, chetoni ed eteri. Ciò lascia una necessità per i solventi verdi e rinnovabili dell’idrocarburo ed il solvente aprotico dipolare in particolare. Non sono indicate nella Tabella 5 le vie non convenzionali verso solventi a base biologica. Gli sviluppi nella conversione della biomassa in sostanze chimiche a base aromatica e le rotte specializzate verso il metiletilchetone e l’acetonitrile fanno sì che un numero sempre più diversificato di solventi abbia prospettive di una materia prima rinnovabile.
Due guide di selezione dei solventi pubblicate di recente hanno ora incorporato solventi non convenzionali a base biologica, pubblicati online sulla rivista Green Chemistry entro 2 settimane l’uno dall’altro . Questi strumenti non sono stati progettati allo scopo di descrivere la sostenibilità dei solventi, ma includendo i solventi a base biologica su un piano di parità con i solventi convenzionali, è stata dimostrata una progressione positiva. In primo luogo il consorzio del progetto CHEM21 ha elaborato una seconda guida alla selezione dei solventi, basata sulla stessa metodologia guidata da GHS di prima (Fig. 13), ma ora applicato ai solventi neoterici (Fig. 15) . Ancora una volta un punteggio di sette è ombreggiato in rosso. Sebbene sia ugualmente applicabile a tutti i solventi, questo modello spesso conclude che i solventi neoterici sono “problematici” perché sono disponibili dati tossicologici o ecologici insufficienti (questa è la conclusione predefinita se mancano i dati, ed è evidente dalle conclusioni di Fig. 15). Gli autori di questa guida alla selezione dei solventi incoraggiano i fornitori di solventi a raccogliere e pubblicare dati sui loro prodotti, altrimenti il profilo ambientale (E), sanitario (H) e di sicurezza (S) sconosciuto dei nuovi solventi rimarrà un ostacolo. Rassicurante ci sono solo un piccolo numero di punteggi ombreggiati rossi nei criteri di salute e sicurezza dei solventi non convenzionali. In particolare, questi corrispondono alla sicurezza degli eteri a basso punto di infiammabilità ciclopentil metil etere (CPME) e etil terz-butil etere (ETBE) e al punteggio di salute dell’alcol tetraidrofurfurilico reprotossico (THFA).
versione Semplificata del CHEM21 non convenzionale di selezione del solvente guida
Solventi con punti di ebollizione elevati (>200 °C) ricevere un rosso sfumato ambientale punteggio di almeno sette. Ciò è dovuto a ragioni tecnologiche (rimozione del solvente, essiccazione del prodotto), anche se si presume che sia necessaria la distillazione del solvente, cosa che potrebbe non essere sempre il caso. Anche se una preoccupazione perfettamente valida significa che il glicerolo e altri solventi benigni sembrano essere dannosi per l’ambiente. Oltre a un certo numero di alcoli ed esteri verdi (incluso il lattato etilico bifunzionale), l’etere metilico tert-amil (TAME) è stato identificato come un sostituto suscettibile di solventi eterici meno desiderabili. Allo stesso modo, il carbonato dimetilico segna bene, ma nonostante la categorizzazione in Fig. 15 i carbonati aciclici non sono sufficientemente polari da essere considerati un sostituto diretto dei classici solventi aprotici dipolari. Nonostante sia considerato “problematico”, il p-cimene non ha punteggi ombreggiati di rosso e come idrocarburo rinnovabile è ben posizionato per sostituire il toluene e altri solventi aromatici . I carbonati ciclici e il Cirene soffrono nella valutazione ambientale a causa dei loro alti punti di ebollizione, ma offrono chiari vantaggi per la salute rispetto ai classici solventi aprotici dipolari (Fig. 13). Nessuno dei solventi aprotici dipolari non convenzionali suggeriti ha atomi di azoto o zolfo che si tradurrebbero in inquinamento atmosferico di NOx e SOx quando inceneriti. Inoltre il carbonato ciclico e il cirene non hanno problemi di tossicità cronica noti.
La seconda guida alla selezione dei solventi per estendere la sua copertura ai solventi neoterici si basa su un raggruppamento computazionale di solventi . Rivelando la loro motivazione, gli autori affermano che “le guide di selezione dei solventi esistenti forniscono solo informazioni quasi quantitative sul verde dei solventi”. In questo nuovo approccio alla progettazione di una guida alla selezione dei solventi, 151 solventi sono stati valutati e raggruppati in base alle loro proprietà fisico-chimiche. Questi includono punto di fusione, punto di ebollizione, tensione superficiale, ecc. In modo che il verde dei solventi possa essere classificato in modo equo, un’analisi a grappolo ha raggruppato insieme solventi simili. Il cluster 1 è costituito da solventi non polari e volatili. Idrocarburi leggeri alifatici e olefinici, aromatici e solventi clorurati sono presenti in questo cluster. Solventi meno volatili ma ancora non polari formano il cluster 2 (compresi idrocarburi idrofobi superiori, ad esempio terpeni e alcoli ed esteri a catena lunga). Il Cluster 3 è costituito da solventi polari, tipicamente idrosolubili. I solventi in ciascun cluster sono stati quindi valutati in base a 15 criteri (Tabella 6). Se il set di dati è incompleto, il solvente viene valutato in base a requisiti minori (detti livelli di confidenza). Meno dati disponibili su cui ricavare la valutazione greenness, meno fiducioso può essere l’utente nella classifica finale. I dati tossicologici mancano soprattutto per i solventi non convenzionali e nuovi a base biologica. La classifica viene eseguita su base comparativa all’interno di un cluster e i punteggi non possono essere confrontati tra i cluster.
Generalmente il cluster 1 contiene i solventi più tossici. Dato che il solvente più alto classificato in questo set è l’etere dietilico, è chiaro che sono necessarie alternative più verdi agli attuali solventi non polari e volatili, o meglio ancora una ridotta dipendenza dai solventi VOC più in generale (l’etere dietilico è potenzialmente perossido che si forma con un punto di infiammabilità molto basso). Il cluster 2 contiene molti solventi non presenti in altre guide di selezione dei solventi, compresi gli esteri metilici degli acidi grassi (FAMEs) e i terpeni, che sono ragionevolmente validi nella valutazione. Tuttavia sono gli idrocarburi petrolchimici lineari (dodecano, undecano, eptano) che sono classificati come i solventi più verdi nel cluster 2 ad alto livello di confidenza. I solventi del cluster 3 hanno meno probabilità di essere tossici per l’ambiente acquatico e sono più frequentemente a base biologica rispetto agli altri due cluster. A parte un paio di solventi clorurati, il cluster 3 è composto principalmente da solventi altamente polari (acqua, glicerolo, etanolo, acetonitrile ecc.).
Come una mancanza di dati influenza la classificazione dei solventi può essere dimostrato per solventi selezionati all’interno del cluster 2 (Fig. 16) . I punteggi per la classifica sono impostati tra 1 e 0, ma solo la posizione relativa dei solventi è mostrata in Fig. 16, in primo luogo essendo il più verde dei 35 solventi nel cluster 2. Nessuno dei solventi del cluster 2 ha dati fotochimici sul potenziale di creazione dell’ozono (POCP) e quindi non è stato possibile eseguire la valutazione della più alta affidabilità. n-eptano ad esempio ha tutti i dati necessari per essere classificato in base al livello di confidenza elevato. Al terzo posto è considerato più verde del laurato di metile (4°). L’oleato di metile, d’altra parte, può essere classificato nel migliore dei casi in base al livello di confidenza medio. Se si confronta l’oleato di metile con altri solventi, si deve utilizzare lo stesso livello di confidenza e solo per il cluster 2. Un drastico calo del verde percepito si verifica per n-eptano quando si passa ai livelli di confidenza medio e basso, dove vengono applicati meno dati nella classifica (Fig. 16). In generale gli alcani convenzionali e gli idrocarburi a base biologica lasciano il posto a FAMEs a livelli di confidenza medi e bassi. Limonene e p-cimene sono più resistenti ad una caduta in classifica, in parte perché sono rinnovabili e questo è uno dei cinque criteri che rimangono al livello di fiducia più basso. Le interpretazioni contraddittorie di n-eptano, a volte considerato nei primi tre per greenness, ma a volte nella parte inferiore 2, sottolinea fortemente che i dati sono di primaria importanza. Sono necessari più dati di qualità per i solventi meno comuni, ma anche quali dati vengono selezionati e utilizzati in una valutazione di greenness è fondamentale. La natura della chimica verde come disciplina applicata dipende dal giudizio in una certa misura. Ciò significa che un consenso non può essere previsto e lascerà sempre spazio al disaccordo.
di solventi Selezionati classifica da cluster 2 del chemometrici di selezione del solvente guida
Il chemometrici approccio di clustering e classificazione dei solventi ha ribadito che alcuni tipi di solvente sono intrinsecamente caratteristiche indesiderate. Pertanto, la selezione dei solventi su base diretta di sostituzione “like-for-like” è restrittiva. Basandosi solo sul catalogo esistente di solventi in gran parte convenzionali, non è possibile avere un sostituto solvente verde prontamente disponibile per ogni applicazione. I solventi verdi tendono ad essere simili (ad esempio, alcoli ed esteri) e quindi un’abbondanza di opzioni di solvente verde può essere trovata in alcune aree di uso del solvente, ma un disperato bisogno rimane in altre. Ciò che è stato anche dimostrato è che le conclusioni di una guida alla selezione dei solventi possono essere completamente invertite a seconda dei dati utilizzati, il che sicuramente danneggia la fiducia nell’uso di questi strumenti.