Ditampilkan minggu ini
S1-Bromopropane (n-propylbromide atau nPB) adalah senyawa organobromin dengan rumus kimia CH3CH2CH2Br. [1] Ini adalah cairan tidak berwarna. Sedikit lebih padat dari air dan sedikit larut dalam air. Saat dipanaskan hingga suhu tinggi dapat mengeluarkan asap beracun. [2]
unggulan Artikel
Untuk membuat sabun, cukup masukkan atom oksigen ke dalam ikatan karbon-hidrogen. Resepnya mungkin terdengar sederhana. Tetapi ikatan karbon-hidrogen, seperti permen karet yang menempel di rambut, sulit untuk dipisahkan. Karena mereka menyediakan fondasi untuk lebih dari sekedar sabun, menemukan cara untuk mematahkan pasangan yang keras kepala itu dapat merevolusi bagaimana industri kimia menghasilkan segalanya mulai dari obat-obatan hingga barang-barang rumah tangga. Sekarang, para peneliti di Universitas Harvard dan Universitas Cornell telah melakukan hal itu: Untuk pertama kalinya, mereka menemukan dengan tepat bagaimana katalis tembaga-nitren yang reaktif — seperti selai kacang yang digunakan untuk melonggarkan cengkeraman permen karet pada rambut, membantu mendorong terjadinya reaksi kimia. —Dapat mengubah salah satu ikatan karbon-hidrogen yang kuat menjadi ikatan karbon-nitrogen, bahan penyusun yang berharga untuk sintesis kimia. Dalam makalah yang diterbitkan di Science, Kurtis Carsch, Ph.D. mahasiswa di Sekolah Pascasarjana Seni dan Sains di Universitas Harvard, Ted Betley, Profesor Kimia Erving di Harvard, Kyle Lancaster, Profesor Madya Kimia di Universitas Cornell, dan tim kolaborator mereka, tidak hanya menjelaskan bagaimana tembaga-nitren yang reaktif katalis melakukan keajaibannya, tetapi juga bagaimana mengotori alat untuk memutus ikatan karbon-hidrogen yang membandel dan membuat produk seperti pelarut, deterjen, dan pewarna dengan lebih sedikit limbah, energi, dan biaya. Industri sering membentuk fondasi produk semacam itu (amina) melalui proses multi-langkah: Pertama, bahan alkana mentah diubah menjadi molekul reaktif, seringkali dengan katalis berbiaya tinggi, terkadang berbahaya. Kemudian, substrat yang ditransformasi perlu bertukar gugus kimia, yang seringkali membutuhkan sistem katalitik yang sama sekali baru. Menghindari langkah perantara tersebut — dan sebaliknya langsung memasukkan fungsi yang diinginkan langsung ke bahan awal — dapat mengurangi keseluruhan material, energi, biaya, dan bahkan berpotensi toksisitas proses. Itulah yang ingin dilakukan Betley dan timnya: Temukan katalisator yang dapat melewati langkah kimiawi. Meskipun para peneliti telah mencari susunan yang tepat dari katalis tembaga-nitrena reaktif selama lebih dari setengah abad dan bahkan berspekulasi bahwa tembaga dan nitrogen mungkin merupakan inti dari alat kimia tersebut, pembentukan yang tepat dari elektron pasangan tersebut tetap tidak diketahui. “Elektron itu seperti real estat, bung. Lokasi adalah segalanya, ”kata Betley. “Disposisi elektron dalam molekul sangat terkait dengan reaktivitasnya,” kata Lancaster, yang, bersama dengan Ida DiMucci, seorang mahasiswa pascasarjana di labnya, membantu menetapkan inventori elektron pada tembaga dan nitrogen. Menggunakan spektroskopi sinar-X untuk menemukan energi di mana foton akan diserap — tanda ketiadaan elektron — mereka menemukan dua lubang berbeda pada nitrogen. "Rasa nitrogen ini — di mana Anda memiliki dua elektron yang hilang — telah terlibat dalam reaktivitas selama beberapa dekade, tetapi tidak ada yang memberikan bukti eksperimental langsung untuk spesies seperti itu." Mereka punya sekarang. Biasanya, jika atom tembaga berikatan dengan nitrogen, keduanya melepaskan sebagian elektronnya untuk membentuk ikatan kovalen, di mana elektron berbagi elektron secara merata. "Dalam hal ini," kata Betley, "itu adalah nitrogen dengan dua lubang di atasnya, jadi ia memiliki dua radikal bebas dan hanya terikat oleh pasangan elektron bebas ke dalam tembaga." Pengikatan itu mencegah nitren yang mudah menguap dari menderu dan melakukan kimia destruktif dengan apa pun yang menghalangi. Saat kaki seseorang terluka, misalnya, tubuh mengirimkan spesies oksigen reaktif, mirip dengan radikal nitren ini. Spesies oksigen reaktif menyerang parasit yang menyerang atau agen infeksi, tetapi mereka juga dapat merusak DNA. Jadi, untuk menampung nitrene reaktif, penulis pertama Carsch membangun sangkar besar dalam bentuk ligan. Ligan — seperti semak organik yang mengelilingi pasangan tembaga nitren — menjaga katalis tetap utuh. Kurangi semak itu dan masukkan zat lain — seperti ikatan karbon-hidrogen — dan nitren yang membara mulai bekerja. Betley menyebut katalis sebagai kunci kerangka, alat dengan potensi untuk membuka ikatan yang jika tidak akan terlalu kuat untuk digunakan dalam sintesis. “Mudah-mudahan, kita bisa menghasilkan spesies kimia yang sekarang akan menjadi sangat reaktif sehingga mereka membuat jenis zat paling inert yang kita miliki di sekitar kita sebagai sesuatu yang bisa kita mainkan,” katanya. “Itu akan sangat, sangat kuat.” Karena bahan penyusunnya — seperti tembaga dan amina — berlimpah dan murah, kunci kerangka dapat membuka cara yang lebih praktis untuk membuat obat-obatan atau produk rumah tangga. Ketika Carsch pertama kali membuat molekul itu, "dia benar-benar sangat gembira," kata Betley. “Saya seperti, 'OK, tenanglah.'” Tetapi hasilnya menjadi lebih menarik: nitren bereaksi lebih baik dari yang diharapkan meskipun “molekul tidak berhak untuk stabil,” dan struktur ikatannya terlihat berbeda dari desain mana pun diusulkan selama enam dekade terakhir penelitian. "Seandainya kami mengusulkannya sejak awal, saya pikir orang akan mengejek kami." Meskipun Betley mengejar spesies yang sulit dipahami ini — yang disebut Lancaster sebagai "perburuan hewan besar" —sejak dia meluncurkan labnya pada tahun 2007, dia tidak terlalu peduli tentang kemenangannya dan lebih banyak tentang kolaboratornya. “Saya mendapatkan semua kesenangan dari melihat Kurtis dan siswa saya yang lain menjadi sangat bersemangat tentang apa yang sebenarnya dapat mereka buat.” Carsch menghadapi kritik dan tembok kimia, tetapi tetap bertahan dalam perburuannya. "Saya senang dia keras kepala, sama keras kepala seperti saya," kata Betley. Mereka berdua mungkin sama keras kepala seperti ikatan yang sekarang bisa mereka putus. Di Cornell, ketika Lancaster dan mahasiswa pascasarjana tahun kelima DiMucci mengkonfirmasi temuan tersebut, dia "mengirim email yang agak berwarna" ke tim Betley. Tapi dia juga memuji kolaboratornya. DiMucci menghabiskan tujuh hari di Stanford Synchrotron Radiation Lightsource menganalisis struktur elektronik katalis dengan tim mereka. “Tanpa kemampuan eksperimental baru mereka,” kata Lancaster, “kami benar-benar tidak akan memiliki sinyal terhadap derau dan latar belakang rendah yang membuat identifikasi benda ini cukup mudah.” Selanjutnya, tim dapat mengambil inspirasi dari desain baru ini untuk membangun katalis dengan aplikasi yang menjangkau lebih luas, seperti meniru cara alam mengubah metana berbahaya menjadi metanol. “Cawan suci yang sebenarnya adalah mengatakan, 'OK, ikatan CH di sana, yang ada di dalam molekul ini, saya ingin mengubahnya menjadi ikatan CN atau ikatan CO,'” kata Lancaster.
Cara membuat polimer organik dari molekul wangi di tumbuhan runjung dan pohon buah telah dikembangkan oleh para ilmuwan di Universitas Birmingham. Teknik ini, yang dikembangkan untuk aplikasi pencetakan 3-D, dapat mengarah pada generasi baru bahan berkelanjutan untuk digunakan dalam aplikasi biomedis atau pembuatan prototipe. Molekul yang disebut terpene ditemukan dalam minyak esensial berbagai tanaman dan sering digunakan dalam wewangian, kosmetik, dan produk rumah tangga lainnya. Karena sulit untuk diekstrak dan diproses, versi sintetis sering diganti. Terpen juga dapat digunakan untuk menghasilkan resin. Hal ini membuat mereka sangat menarik bagi ahli kimia dan insinyur yang menyelidiki polimer berkelanjutan baru untuk menggantikan plastik yang terbuat dari petrokimia. Tantangannya adalah menemukan cara memproses terpene yang cukup efisien untuk menghasilkan bahan yang menarik. Para peneliti di Fakultas Kimia Universitas Birmingham, telah menemukan teknik untuk mengekstraksi molekul dan mengubahnya menjadi resin yang stabil. Dengan menggabungkannya dengan senyawa organik berbasis sulfur yang disebut tiol, resin dapat diaktifkan oleh cahaya untuk membentuk bahan padat. Hasilnya dipublikasikan di Kimia Polimer. Memproses terpene dengan cara ini membuatnya sangat berguna dalam proses pencetakan 3-D yang disebut stereolitografi, di mana objek dibangun dalam beberapa lapisan dan digabungkan bersama di bawah sinar UV untuk membentuk objek 3-D. Penulis utama, Profesor Andrew Dove, menjelaskan: “Kita perlu menemukan cara berkelanjutan untuk membuat produk polimer yang tidak bergantung pada petrokimia. Terpen telah diakui memiliki potensi nyata dalam penelusuran ini dan pekerjaan kami merupakan langkah yang menjanjikan untuk dapat memanfaatkan produk alami ini. ” Terpen yang berbeda menghasilkan sifat material yang berbeda dan langkah selanjutnya bagi tim adalah menyelidiki sifat tersebut secara lebih menyeluruh untuk lebih mengontrolnya. Meskipun wewangian bukan kunci dari sifat material terpene, para peneliti tertarik untuk melihat apakah mereka juga dapat dimanfaatkan dalam beberapa produk.
