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S1- 브로 모 프로판 (n- 프로필 브로마이드 또는 nPB)은 화학식 CH3CH2CH2Br을 갖는 유기 브로 민 화합물입니다. [1] 무색의 액체입니다. 물보다 약간 밀도가 높고 물에 약간 용해됩니다. 고온으로 가열하면 독성 연기가 발생할 수 있습니다. [2]
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비누를 만들려면 탄소-수소 결합에 산소 원자를 삽입하기 만하면됩니다. 레시피는 간단하게 들릴 수 있습니다. 그러나 머리카락에 붙은 껌과 같은 탄소-수소 결합은 분리하기 어렵습니다. 비누 그 이상을위한 토대를 제공하기 때문에 완고한 쌍을 깨는 방법을 찾는 것은 화학 산업이 의약품에서 가정 용품에 이르기까지 모든 것을 생산하는 방식에 혁명을 일으킬 수 있습니다. 이제 하버드 대학과 코넬 대학의 연구자들이 바로 그 일을 해냈습니다. 처음으로 그들은 머리카락에 붙은 껌의 힘을 느슨하게 하는 데 사용되는 땅콩 버터와 같은 반응성 구리-질소 촉매가 화학 반응이 일어나도록 돕는 방법을 정확히 발견했습니다. —강한 탄소-수소 결합 중 하나를 화학 합성의 귀중한 구성 요소인 탄소-질소 결합으로 변환할 수 있습니다. Science에 게재 된 논문에서 Kurtis Carsch, Ph.D. 하버드 대학교 예술과 과학 대학원 학생, Ted Betley, 하버드 화학과 Erving 교수, Kyle Lancaster, 코넬 대학교 화학 부교수, 그리고 그들의 협력 팀은 반응성 구리-니트 렌이 어떻게 반응하는지 설명 할뿐만 아니라 촉매는 마법을 수행 할뿐만 아니라, 완고한 탄소-수소 결합을 끊고 폐기물, 에너지 및 비용이 적은 용매, 세제 및 염료와 같은 제품을 만들기 위해 도구를 병에 넣는 방법도 있습니다. 산업계는 종종 다단계 공정을 통해 이러한 제품 (아민)의 기초를 구축합니다. 첫째, 원료 알칸 물질은 종종 고가의 때로는 유해한 촉매를 사용하여 반응성 분자로 전환됩니다. 그런 다음 변형 된 기질은 화학 그룹을 교환해야하며, 이는 종종 완전히 새로운 촉매 시스템을 필요로합니다. 중간 단계를 피하고 대신 원하는 기능을 시작 재료에 직접 삽입하면 전체 재료, 에너지, 비용 및 잠재적으로 프로세스의 독성까지 줄일 수 있습니다. 이것이 바로 Betley와 그의 팀이 목표로 삼은 것입니다. 화학적 단계를 건너뛸 수 있는 촉매를 찾는 것입니다. 연구자들은 반응성 구리-니트렌 촉매의 정확한 구성을 찾기 위해 반세기 이상 노력해왔고 심지어 구리와 질소가 화학 도구의 핵심일 수 있다고 추측했지만 쌍의 전자의 정확한 형성은 아직 알려지지 않았습니다. "전자는 부동산과 같아요. 위치가 전부입니다."라고 Betley는 말했습니다. 분자 내 전자의 배치는 반응성과 밀접하게 연관되어 있다고 Lancaster는 말했습니다. Lancaster는 자신의 연구실 대학원생인 Ida DiMucci와 함께 구리와 질소의 전자 목록을 확립하는 데 도움을 주었습니다. 광자가 흡수되는 에너지(전자 부재의 표시)를 찾기 위해 X선 분광학을 사용하여 그들은 질소에서 두 개의 별개의 구멍을 발견했습니다. "두 개의 전자가 부족한 질소의 맛은 수십 년 동안 반응성과 관련되어 있었지만 누구도 그러한 종에 대한 직접적인 실험적 증거를 제공하지 못했습니다." 지금은 그렇습니다. 일반적으로 구리 원자가 질소에 결합하면 둘 다 전자의 일부를 포기하여 공유 결합을 형성하여 전자를 동등하게 공유합니다. Betley는 "이 경우 두 개의 구멍이 있는 질소이므로 두 개의 자유 라디칼이 있고 비공유 전자쌍에 의해 구리에 결합되어 있습니다."라고 Betley는 말했습니다. 이러한 결합은 휘발성 니트렌이 윙윙거리며 방해가 되는 모든 물질과 함께 파괴적인 화학 작용을 수행하는 것을 방지합니다. 예를 들어, 누군가가 다리에 상처를 입으면 신체는 이러한 니트 렌 라디칼과 유사한 활성 산소 종을 내 보냅니다. 활성 산소 종은 침입하는 기생충이나 감염원을 공격하지만 DNA도 손상시킬 수 있습니다. 그래서 반응성 니트 렌을 함유하기 위해 제 XNUMX 저자 Carsch는 리간드 형태로 거대한 케이지를 만들었습니다. 구리 니트 렌 쌍을 둘러싼 유기 관목과 같은 리간드는 촉매를 온전하게 유지합니다. 그 관목을 잘라 내고 탄소-수소 결합과 같은 다른 물질을 도입하면 불 같은 니트 렌이 작동하게됩니다. Betley는 촉매를 골격 키라고 부릅니다. 그렇지 않으면 합성에 사용하기에는 너무 강할 수있는 결합을 해제 할 수있는 도구입니다. "우리는 이제 매우 반응성이 높아 우리 주변에 있는 가장 불활성인 종류의 물질을 우리가 가지고 놀 수 있는 것으로 만드는 이러한 화학종을 생성할 수 있기를 바랍니다."라고 그는 말했습니다. "정말, 정말 강력할 거예요." 구리와 아민과 같은 빌딩 블록은 풍부하고 저렴하기 때문에 뼈대 열쇠는 의약품이나 가정용품을 만드는 보다 실용적인 방법을 열어줄 수 있습니다. Carsch가 처음 분자를 만들었을 때 "그는 문자 그대로 기쁨에 휩싸였습니다"라고 Betley는 말했습니다. "나는 '좋아, 진정해'라고 생각했습니다." 그러나 결과는 더 흥미로워졌습니다. "분자는 안정할 권리가 없습니다"에도 불구하고 니트렌은 예상보다 더 잘 반응하고 결합 구조는 다른 디자인과 다르게 보였습니다. 지난 60년간의 연구 중에 제안된 것입니다. "처음부터 제안했다면 사람들이 우리를 비웃었을 것 같아요." Betley는 랭커스터가 "대형 사냥"이라고 부르는 이 희귀한 종을 2007년에 연구실을 시작한 이래로 추적했지만, 그는 자신의 승리보다는 동료들에게 더 관심을 가졌습니다. "저는 Kurtis와 다른 학생들이 자신들이 실제로 만들 수 있었던 것에 대해 열광하는 모습을 보는 것이 정말 즐겁습니다." Carsch는 비판과 화학적 벽에 직면했지만 그럼에도 불구하고 그의 사냥을 계속했습니다. 베틀리는 "그가 나만큼 고집이 세서 기쁘다"고 말했다. 둘 다 지금 깨질 수있는 유대감만큼 완고 할 수 있습니다. Cornell에서 Lancaster와 5학년 대학원생 DiMucci가 연구 결과를 확인했을 때 그는 Betley 팀에 "다소 다채로운 이메일을 보냈습니다". 그러나 그는 또한 그의 협력자들에게 감사를 표합니다. DiMucci는 스탠포드 싱크로트론 방사선 광원에서 팀과 함께 촉매의 전자 구조를 분석하는 데 7일을 보냈습니다. Lancaster는 "새로운 실험 기능이 없었다면 신호 대 잡음비와 이 물질을 쉽게 식별할 수 있는 낮은 배경을 갖지 못했을 것"이라고 말했습니다. 다음으로, 팀은 위험한 메탄을 메탄올로 변환하는 자연의 방식을 반영하는 것과 같이 훨씬 더 광범위한 응용 분야를 갖춘 촉매를 구축하기 위해 이 새로운 디자인에서 영감을 얻을 수 있었습니다. Lancaster는 "진짜 성배는 '좋아요, 이 분자의 특정 CH 결합을 CN 결합이나 CO 결합으로 바꾸고 싶습니다'라고 말하는 것입니다."라고 Lancaster는 말했습니다.
침엽수와 과일나무의 향기 분자로부터 유기 중합체를 만드는 방법이 버밍엄 대학의 과학자들에 의해 개발되었습니다. 3D 프린팅 응용을 위해 개발된 이 기술은 생물의학 응용이나 프로토타입 제작에 사용할 수 있는 차세대 지속 가능한 재료로 이어질 수 있습니다. 테르펜이라고 불리는 이 분자는 다양한 식물의 에센셜 오일에서 발견되며 종종 향수, 화장품 및 기타 가정용품에 사용됩니다. 추출과 처리가 까다롭기 때문에 합성 버전으로 대체되는 경우가 많습니다. 테르펜은 수지 생산에도 사용될 수 있습니다. 이는 석유화학 제품으로 만든 플라스틱을 대체하기 위해 지속 가능한 새로운 폴리머를 연구하는 화학자와 엔지니어에게 매우 흥미로운 점입니다. 문제는 흥미로운 물질을 생산할 수 있을 만큼 효율적으로 테르펜을 처리하는 방법을 찾는 것입니다. 버밍엄 대학교 화학과 연구진은 분자를 추출하여 안정적인 수지로 변환하는 기술을 고안했습니다. 이를 티올이라고 불리는 황 기반 유기 화합물과 결합하면 수지는 빛에 의해 활성화되어 고체 물질을 형성할 수 있습니다. 그들의 결과는 Polymer Chemistry에 게재되었습니다. 이러한 방식으로 테르펜을 처리하면 물체가 여러 층으로 구성되고 UV 광선 아래에서 함께 융합되어 3D 물체를 형성하는 광조형술이라는 3D 인쇄 공정에서 특히 유용합니다. 수석 저자인 Andrew Dove 교수는 다음과 같이 설명합니다. "우리는 석유화학 물질에 의존하지 않는 폴리머 제품을 만드는 지속 가능한 방법을 찾아야 합니다. 테르펜은 이 연구에서 실질적인 잠재력을 가지고 있는 것으로 인식되었으며 우리의 연구는 이를 활용할 수 있는 유망한 단계입니다. 이 천연 제품." 서로 다른 테르펜은 서로 다른 재료 특성을 생성하며 팀의 다음 단계는 이러한 특성을 보다 완벽하게 조사하여 이를 더 잘 제어하는 것입니다. 향이 테르펜의 물질 특성에 핵심은 아니지만 연구자들은 향이 일부 제품에도 활용될 수 있는지 알아보는 데 관심이 있습니다.
