Doporučeno tento týden
S1-Brompropan (n-propylbromid nebo nPB) je organobromová sloučenina s chemickým vzorcem CH3CH2CH2Br. [1] Je to bezbarvá kapalina. Mírně hustší než voda a mírně rozpustný ve vodě. Při zahřátí na vysoké teploty může uvolňovat toxické výpary. [2]
představoval Články
Chcete-li vyrobit mýdlo, stačí vložit atom kyslíku do vazby uhlík-vodík. Recept může znít jednoduše. Ale vazby uhlík-vodík, jako žvýkačka uvízlá ve vlasech, je obtížné roztrhnout. Vzhledem k tomu, že poskytují základ pro mnohem víc než jen mýdlo, nalezení způsobu, jak tuto tvrdohlavou dvojici rozbít, by mohlo způsobit revoluci ve způsobu, jakým chemický průmysl vyrábí vše od léčiv až po domácí potřeby. Vědci z Harvardské univerzity a Cornellovy univerzity přesně to udělali: Poprvé přesně objevili, jak reaktivní měď-nitrenový katalyzátor, který podobně jako arašídové máslo používané k uvolnění žvýkačky na vlasech, pomáhá vyvolat chemickou reakci. —mohl přeměnit jednu z těchto silných vazeb uhlík-vodík na vazbu uhlík-dusík, což je cenný stavební kámen pro chemickou syntézu. V článku publikovaném v Science, Kurtis Carsch, Ph.D. student na Graduate School of Arts and Sciences na Harvardské univerzitě, Ted Betley, Erving profesor chemie na Harvardu, Kyle Lancaster, docent chemie na Cornell University, a jejich tým spolupracovníků nejen popisují, jak reaktivní měď-nitren katalyzátor předvádí své kouzlo, ale také jak tento nástroj naplnit, aby přerušil tyto tvrdohlavé vazby uhlík-vodík a vyrobil produkty jako rozpouštědla, detergenty a barviva s menším odpadem, energií a náklady. Průmyslová odvětví často vytvářejí základ pro takové produkty (aminy) prostřednictvím vícestupňového procesu: Nejprve se surové alkanové materiály přemění na reaktivní molekuly, často pomocí drahých, někdy škodlivých katalyzátorů. Poté musí transformovaný substrát vyměnit chemickou skupinu, což často vyžaduje zcela nový katalytický systém. Vyhnutí se tomuto mezikroku – a místo toho okamžité vložení požadované funkce přímo do výchozího materiálu – by mohlo snížit celkové materiály, energii, náklady a potenciálně i toxicitu procesu. To je cíl Betleyho a jeho týmu: Najít katalyzátor, který by mohl přeskočit chemické kroky. I když výzkumníci hledali přesné složení reaktivního měď-nitrenového katalyzátoru více než půl století a dokonce spekulovali, že měď a dusík by mohly být jádrem chemického nástroje, přesná tvorba elektronů páru zůstala neznámá. "Elektrony jsou jako nemovitosti, člověče." Místo je všechno,“ řekl Betley. "Rozmístění elektronů v molekule je úzce spjato s její reaktivitou," řekl Lancaster, který spolu s Idou DiMucci, postgraduální studentkou v jeho laboratoři, pomohl vytvořit soupisy elektronů na mědi a dusíku. Pomocí rentgenové spektroskopie k nalezení energií, kde by byly fotony absorbovány – známka absence elektronu – našli na dusíku dvě odlišné díry. "Tato příchuť dusíku - ve které chybí tyto dva elektrony - je zapojena do reaktivity po celá desetiletí, ale nikdo neposkytl přímý experimentální důkaz pro takový druh." Nyní mají. Typicky, pokud se atom mědi váže na dusík, oba se vzdají části svých elektronů za vzniku kovalentní vazby, ve které sdílejí elektrony spravedlivě. "V tomto případě," řekl Betley, "je to dusík se dvěma otvory, takže má dva volné radikály a je jen vázán jediným párem do mědi." Tato vazba zabraňuje těkavému nitrenu svištít a provádět destruktivní chemii s tím, co se mu dostane do cesty. Když se někdo pořeže například na noze, tělo vyšle reaktivní formu kyslíku, podobnou těmto nitrenovým radikálům. Reaktivní formy kyslíku napadají invazní parazity nebo infekční agens, ale mohou také poškodit DNA. Takže, aby obsahoval reaktivní nitren, první autor Carsch postavil masivní klec ve formě ligandu. Ligand – jako organická křoviska obklopující pár dusitanu mědi – udržuje katalyzátor nedotčený. Ořízněte ten křoví a zaveďte jinou látku – jako vazbu uhlík-vodík – a ohnivý nitren začne pracovat. Betley nazývá katalyzátor skeleton key, nástroj s potenciálem odblokovat vazby, které by jinak byly příliš silné na to, aby se daly použít v syntéze. "Doufáme, že dokážeme vytvořit tyto chemické druhy, které budou nyní tak reaktivní, že z nejinertnějšího druhu látek, které kolem sebe máme, uděláme něco, s čím si můžeme hrát," řekl. "To by bylo opravdu, opravdu mocné." Vzhledem k tomu, že stavební kameny – jako je měď a aminy – jsou hojné a levné, mohl by základní klíč odemknout praktičtější způsoby výroby léčiv nebo výrobků pro domácnost. Když Carsch poprvé vyrobil molekulu, „byl doslova opojen radostí,“ řekl Betley. „Říkal jsem si: ‚Dobrá, uklidni se.‘“ Ale výsledky byly zajímavější: nitren reaguje lépe, než se očekávalo, i když „molekula nemá právo být stabilní“ a vazebná struktura vypadala jinak než kterýkoli z návrhů. navržených během posledních šesti desetiletí výzkumu. "Kdybychom to navrhli hned na začátku, myslím, že by se nám lidé posmívali." I když Betley pronásledoval tento nepolapitelný druh – to, co Lancaster nazývá „lovem velké zvěře“ – od té doby, co v roce 2007 spustil svou laboratoř, méně se stará o své vítězství, ale více o své spolupracovníky. "Veškerou radost mám z toho, že vidím, jak se Kurtis a ostatní moji studenti nadchli pro to, co vlastně dokázali." Carsch čelil jak kritikům, tak chemickým stěnám, ale přesto ve svém lovu setrval. "Jsem rád, že je tvrdohlavý, stejně tvrdohlavý jako já," řekl Betley. Oba mohou být stejně tvrdohlaví jako pouta, která nyní mohou přerušit. Když Lancaster a student pátého ročníku DiMucci v Cornell potvrdili zjištění, „poslal poměrně pestrý e-mail“ týmu Betley. Ale i on připisuje zásluhy svým spolupracovníkům. DiMucci strávil sedm dní ve Stanford Synchrotron Radiation Lightsource analyzováním elektronické struktury katalyzátoru se svým týmem. "Bez jejich nových experimentálních schopností," řekl Lancaster, "bychom opravdu neměli signál k šumu a nízké pozadí, díky kterým byla identifikace této věci docela snadná." Dále by se tým mohl inspirovat tímto novým designem k výrobě katalyzátorů s ještě širšími aplikacemi, jako je zrcadlení přírodního způsobu přeměny nebezpečného metanu na metanol. "Skutečným svatým grálem by bylo říci: 'Dobře, ta vazba CH tam, ta konkrétní v této molekule, chci ji přeměnit na vazbu CN nebo vazbu CO'," řekl Lancaster.
Vědci z Birminghamské univerzity vyvinuli způsob výroby organických polymerů z vonných molekul jehličnanů a ovocných stromů. Technika vyvinutá pro aplikace 3D tisku by mohla vést k nové generaci udržitelných materiálů pro použití v biomedicínských aplikacích nebo prototypování. Molekuly nazývané terpeny se nacházejí v esenciálních olejích celé řady rostlin a často se používají ve vůních, kosmetice a dalších výrobcích pro domácnost. Protože je obtížné je extrahovat a zpracovat, jsou často nahrazeny syntetickými verzemi. Terpeny lze také použít k výrobě pryskyřic. Díky tomu jsou mimořádně zajímavé pro chemiky a inženýry, kteří zkoumají nové udržitelné polymery, které nahradí plasty vyrobené z petrochemie. Úkolem je najít způsob, jak zpracovat terpeny dostatečně efektivně, aby vznikly zajímavé materiály. Výzkumníci z University of Birmingham's School of Chemistry vymysleli techniku pro extrakci molekul a jejich přeměnu na stabilní pryskyřice. Jejich kombinací s organickými sloučeninami na bázi síry zvanými thioly mohou být pryskyřice aktivovány světlem za vzniku pevného materiálu. Jejich výsledky jsou publikovány v Polymer Chemistry. Zpracování terpenů tímto způsobem je činí zvláště užitečnými v procesu 3-D tisku zvaném stereolitografie, kde jsou objekty sestaveny do více vrstev a sloučeny dohromady pod UV světlem za vzniku 3-D objektů. Vedoucí autor, profesor Andrew Dove, vysvětluje: „Musíme najít udržitelné způsoby výroby polymerních produktů, které se nespoléhají na petrochemické produkty. Terpeny mají při tomto hledání skutečný potenciál a naše práce je slibným krokem k tomu, abychom mohli využít tyto přírodní produkty.“ Různé terpeny produkují různé materiálové vlastnosti a dalším krokem týmu je prozkoumat tyto vlastnosti úplněji, aby je bylo možné lépe ovládat. Ačkoli vůně nejsou klíčové pro materiálové vlastnosti terpenů, vědci se zajímají o to, zda je lze také využít v některých produktech.
