NOP http://www.oc-praktikum.de Indices de las reacciones químicas Indices sencillos En la química orgánica sintética el rendimiento y la pureza son índices habituales, que caracterizan la calidad de la transformación química. El rendimiento Y se define como el cociente entre la cantidad real de producto obtenido de la reacción (rendimiento real) y la cantidad de producto que se podría haber obtenido teoricamente si la totalidad del reactivo limitante R se hubiera transformado de acuerdo con la ecuación estequiométrica (rendimiento teórico o estequiométrico), suponiendo una pureza del 100 % para los reactivos. Si nR es la cantidad de reactivo limitante antes de la reacción y aP y aR son los coeficientes estequiométricos del producto P del reactivo limitante R, el rendimiento viene dado por (1) Si nP es la cantidad después de la purificación, se denomina rendimiento final. Generalmente, elrendimiento definido por esta ecuación se expresa como porcentaje (rendimiento porciento o porcentaje de rendimiento). Antes de llevar a cabo la reacción, puede calcularse la denominada economía de átomos para le ecuación estequiométrica. La economía de átomos expresa la fracción de la suma total de masas atómicas del lado izquierdo de la ecuación que aparece en el producto. En virtud de esta definición, es una evaluación de una via sintética desde el punto de vista económico. El concepto de economía de átomos fue introducido por B.M. Trost en 1995 [1]. La pureza del producto se determina por Cromatografía en Capa Fina (TLC), Cromatografía de Gases (GC) o Cromatografía de líquidos de Alto Rendimiento (HPLC) y también se expresa generalmente como un porcentaje. Sin embargo, debe hacerse notar que cada sistema analítico tiene sus propias limitaciones. Por ejemplo, en la cromatografía de gases solo pueden analizarse compuestos que se evaporen a temperaturas inferiores a 250 °C sin descomponerse. 1 NOP http://www.oc-praktikum.de La eficiencia en masa eS de una reacción la definimos como el cociente entre la masa del producto obtenido y purificado mP dividida por la suma de las masas de todos los compuestos introducidos en la mezcla de reacción durante el experimento: (2) donde el índice i indica todos y cada uno de los compuestos empleados. Los refrigerantes como el agua fría o el hielo, que no se mezclan con la mezcla de reacción no se tienen en cuenta de acuerdo con la convención empleada. El tener en cuenta dichos compuestos es tarea de un método de análisis de entrada mucho más detallado. La eficiencia de masa eS tal y como se ha definido aquí es similar a la inversa del factor E (factor medioambiental) que fué introducido por R. Sheldon en 1994 [2]. Usamos un índice de eficiencia por lo que los valores mayores significan una mejora real. La eficiencia energética eE de una reacción se define por analogía como el cociente de la masa de producto obtenido y purificado mP dividido por la suma de la energía consumida durante el experimento: (3) donde el índice k indica todos y cada uno de losconsumos de energía que se pueden medir de forma separada, i.e. en general la energía eléctrica consumida. En esta medida se incluye la energía empleada para fabricar el hielo para refrigerar. Puntos importantes en la medida de dichas contribuciones energéticas se presentan en el artículo en alemán sobre NOP Unidades y Medidas de Energía. La economía de átomos, la eficiencia de masa y la eficiencia energética se calculan automaticamente para los experimentos NOP y pueden encontrase en la entrada del menu "Evaluación", entrada del submenu "Indices" en la página de cada experimento (Ejemplo de enlace). 2 NOP http://www.oc-praktikum.de Herramienta de valoración medioambiental para síntesis orgánicas (EATOS) Puede llevarse a cabo una evaluación de las reacciones químicas basada en los compuestos (incluyendo reacciones en varios pasos) con la Herramienta para la Valoración Medioambiental de las Síntesis Orgánicas (EATOS, Website EATOS) [3]. Esta aproximación se basa en el factor E de Sheldons (cf. arriba), i.e. en la cantidad total de compuestos que intervienen en una reacción en relación al producto obtenido. Para cada uno de los compuestos utilizados se define un factor de carga medioambiental Q que se deriva de los valores MAK (Concentraciones máximas en los lugares de trabajo en Alemania), símbolos de peligrosidad, frases R (Frases-R y -S), valores LD50 y valores LC50 y opcionalmente también los costes, dependiendo del enfoque del usuario sobre la evaluación. El índice medioambiental EI, usado principalmente para la evaluación comparativa de diferentes rutas sintéticas y técnicas se calcula como la suma de las masas de todos los productos multiplicadas por su respectivo factor Q. Este concepto de evaluación se implementó en un software de libre acceso e independiente de la plataforma usada. El programa también calcula la economía atómica y el factor E de Sheldon para las reacciones que se le suministran. Puede encontrase una breve descripción de la aproximación de evaluación EATOS así como una aplicación a la comparación de experimento 4010 con un método alternativo en el artículo sobre NOP "Bewertung der Umweltverträglichkeit von chemischen Reaktionen". También estamos ofreciendo un manual Bedienungs- und Benutzungsanleitung für EATOS en Alemán. Referencias [1] B. M Trost. Angew. Chem. Int. Ed. Engl, 34:259 – 281, 1995. [2] R. Sheldon. Chemtech, 24(3):38 – 47, 1994. [3] M. Eissen and J. O. Metzger. Environmental performance metrics for daily use in synthetic chemistry. Chem. Eur. J., 8(16):3580 – 3585, 2002. update 17. November 2013 3