Fremhævet i denne uge
S1-brompropan (n-propylbromid eller nPB) er en organobrominforbindelse med den kemiske formel CH3CH2CH2Br. [1] Det er en farveløs væske. Lidt tættere end vand og let opløselig i vand. Ved opvarmning til høje temperaturer kan der udsendes giftige dampe. [2]
Fremhævet Artikler
For at fremstille sæbe skal du bare indsætte et iltatom i en kulstof-hydrogenbinding. Opskriften lyder muligvis enkel. Men kulstof-hydrogenbindinger, som tyggegummi, der sidder fast i hår, er vanskelige at trække fra hinanden. Da de danner grundlaget for langt mere end bare sæbe, kan det at finde en måde at bryde det stædige par revolutionere, hvordan kemiske industrier producerer alt fra lægemidler til husholdningsartikler. Nu har forskere ved Harvard University og Cornell University gjort netop det: For første gang opdagede de præcis, hvordan en reaktiv kobber-nitren-katalysator - der ligesom jordnøddesmør, der bruges til at løsne tyggegummiets greb om hår, hjælper med at få en kemisk reaktion til at opstå. - kunne omdanne en af disse stærke carbon-hydrogen-bindinger til en carbon-nitrogen-binding, en værdifuld byggesten til kemisk syntese. I et papir offentliggjort i Science, Kurtis Carsch, en ph.d. studerende ved Graduate School of Arts and Sciences ved Harvard University, Ted Betley, Erving Professor i kemi ved Harvard, Kyle Lancaster, lektor i kemi ved Cornell University og deres team af samarbejdspartnere, beskriver ikke kun, hvordan en reaktiv kobber-nitren katalysator udfører sin magi, men også hvordan man flasker værktøjet for at bryde de stædige kulstof-hydrogenbindinger og fremstille produkter som opløsningsmidler, rengøringsmidler og farvestoffer med mindre spild, energi og omkostninger. Industrier smeder ofte grundlaget for sådanne produkter (aminer) gennem en flertrinsproces: For det første omdannes rå alkanmaterialer til reaktive molekyler, ofte med høje omkostninger, undertiden skadelige katalysatorer. Derefter skal det transformerede substrat udveksle en kemisk gruppe, som ofte kræver et helt nyt katalytisk system. Undgå dette mellemliggende trin - og i stedet straks at indsætte den ønskede funktion direkte i udgangsmaterialet - kunne reducere de samlede materialer, energi, omkostninger og potentielt endog toksiciteten af processen. Det var, hvad Betley og hans team havde til formål at gøre: Find en katalysator, der kunne springe kemiske trin over. Selvom forskere har jagtet efter den nøjagtige sammensætning af en reaktiv kobber-nitren-katalysator i over et halvt århundrede og endda spekuleret i, at kobber og nitrogen kan være kernen i det kemiske værktøj, forblev den nøjagtige dannelse af parrets elektroner ukendt. "Elektroner er som fast ejendom, mand. Beliggenheden er alt," sagde Betley. "Disponeringen af elektroner i et molekyle er tæt knyttet til dets reaktivitet," sagde Lancaster, som sammen med Ida DiMucci, en kandidatstuderende i sit laboratorium, hjalp med at etablere opgørelserne af elektroner på kobber og nitrogen. Ved at bruge røntgenspektroskopi til at finde energier, hvor fotoner ville blive absorberet - tegnet på en elektrons fravær - fandt de to forskellige huller på nitrogenet. "Denne smag af nitrogen - hvori du mangler disse to elektroner - har været impliceret i reaktivitet i årtier, men ingen har leveret direkte eksperimentelt bevis for en sådan art." Det har de nu. Typisk, hvis et kobberatom binder til et nitrogen, opgiver begge nogle af deres elektroner for at danne en kovalent binding, hvor de deler elektronerne ligeligt. "I dette tilfælde," sagde Betley, "er det nitrogenet med to huller på, så det har to frie radikaler, og det er bare bundet af et ensomt par ind i kobberet." Den binding forhindrer det flygtige nitre i at suse af og udføre destruktiv kemi med hvad der end kommer i vejen. Når nogen f.eks. Får et snit på deres ben, sender kroppen en reaktiv iltart svarende til disse nitrenradikaler. De reaktive iltarter angriber invaderende parasitter eller infektiøse agenser, men de kan også beskadige DNA. Så for at indeholde den reaktive nitren byggede førsteforfatter Carsch et massivt bur i form af en ligand. Liganden - som organisk buskværk, der omgiver kobbernitrenparret - holder katalysatoren intakt. Skær det buskværk ned, og introducer et andet stof - som en kulstof-hydrogenbinding - så begynder den brændende nitren at virke. Betley kalder katalysatoren en skeletnøgle, et værktøj med potentiale til at låse op for bindinger, der ellers ville være for stærke til at bruge i syntese. "Forhåbentlig kan vi generere disse kemiske arter, som nu vil være så reaktive, at de gør den mest inerte slags stoffer, vi har omkring os, som noget, vi kan lege med," sagde han. "Det ville være virkelig, virkelig stærkt." Da byggestenene - som kobber og aminer - er rigelige og billige, kunne skeletnøglen låse op for mere praktiske måder at fremstille lægemidler eller husholdningsprodukter på. Da Carsch først lavede molekylet, "blød han bogstaveligt talt med glæde," sagde Betley. "Jeg tænkte: 'OK, sæt dig ned'." Men resultaterne blev mere interessante: Nitrenen reagerer bedre end forventet, selvom "molekylet ikke har ret til at være stabilt", og bindingsstrukturen så anderledes ud end nogen af designerne foreslået i løbet af de sidste seks årtiers forskning. "Havde vi foreslået det i starten, tror jeg, folk ville have hånet os." Selvom Betley jagtede denne undvigende art - hvad Lancaster kalder "big game jagt" - lige siden han lancerede sit laboratorium i 2007, bekymrer han sig mindre om sin sejr og mere om sine samarbejdspartnere. "Jeg får al min fornøjelse af at se Kurtis og mine andre elever blive super tændte over, hvad de faktisk har været i stand til at lave." Carsch stod over for både kritikere og kemiske mure, men fortsatte i sin jagt ikke desto mindre. "Jeg er glad for, at han er stædig, lige så stædig som jeg er," sagde Betley. De kan begge være lige så stædig som de bånd, de nu kan bryde. Hos Cornell, da Lancaster og femteårs kandidatstuderende DiMucci bekræftede resultaterne, sendte han "en temmelig farverig e-mail" til Betley-holdet. Men også han krediterer sine samarbejdspartnere. DiMucci tilbragte syv dage på Stanford Synchrotron Radiation Lightsource med at analysere katalysatorens elektroniske struktur sammen med deres team. "Uden deres nye eksperimentelle muligheder," sagde Lancaster, "ville vi virkelig ikke have haft signalet til støj og den lave baggrund, der gjorde det ret nemt at identificere denne ting." Dernæst kunne holdet hente inspiration fra dette nye design til at bygge katalysatorer med endnu bredere applikationer, som at spejle naturens måde at omdanne farlig metan til methanol. "En rigtig hellig gral ville være at sige, 'OK, den CH-binding der, den særlige i dette molekyle, jeg vil gøre det til en CN-binding eller en CO-binding," sagde Lancaster. Det er måske et fjernt mål, men hans såkaldte "drømmehold" kunne være det rette til at finde løsningen.
En måde at fremstille organiske polymerer på af de duftende molekyler i nåletræer og frugttræer er blevet udviklet af forskere ved University of Birmingham. Teknikken, der er udviklet til 3-D printapplikationer, kan føre til en ny generation af bæredygtige materialer til brug i biomedicinske applikationer eller prototyping. Kaldet terpener, molekylerne findes i de æteriske olier fra en lang række planter og bruges ofte i dufte, kosmetik og andre husholdningsprodukter. Fordi de er vanskelige at udtrække og behandle, erstattes syntetiske versioner ofte. Terpener kan også bruges til at fremstille harpikser. Dette gør dem ekstremt interessante for kemikere og ingeniører, der undersøger nye bæredygtige polymerer til at erstatte plast fremstillet af petrokemikalier. Udfordringen er at finde en måde at behandle terpenerne effektivt nok til at producere interessante materialer. Forskere ved University of Birminghams School of Chemistry har udtænkt en teknik til at udvinde molekylerne og omdanne dem til stabile harpikser. Ved at kombinere dem med svovlbaserede organiske forbindelser kaldet thioler, kan harpikserne aktiveres af lys til et fast materiale. Deres resultater er offentliggjort i Polymer Chemistry. Behandling af terpenerne på denne måde gør dem særligt anvendelige i en 3-D printproces kaldet stereolitografi, hvor objekter bygges op i flere lag og smeltes sammen under UV-lys for at danne 3D-objekter. Hovedforfatter, professor Andrew Dove, forklarer: "Vi er nødt til at finde bæredygtige måder at fremstille polymerprodukter på, der ikke er afhængige af petrokemikalier. Terpener er blevet anerkendt som havende et reelt potentiale i denne søgning, og vores arbejde er et lovende skridt hen imod at kunne udnytte disse naturlige produkter." Forskellige terpener producerer forskellige materialeegenskaber, og det næste skridt for teamet er at undersøge disse egenskaber mere grundigt for bedre at kontrollere dem. Selvom duftstofferne ikke er nøglen til terpenernes materialeegenskaber, er forskere interesserede i at se, om de også kan udnyttes i nogle produkter.
