Dipaparkan minggu ini
S1-Bromopropane (n-propylbromide atau nPB) adalah sebatian organobromin dengan formula kimia CH3CH2CH2Br. [1] Ini adalah cecair yang tidak berwarna. Sedikit lebih padat daripada air dan sedikit larut dalam air. Apabila dipanaskan hingga suhu tinggi boleh mengeluarkan asap beracun. [2]
SOROTAN Artikel
Untuk membuat sabun, masukkan atom oksigen ke ikatan karbon-hidrogen. Resipi mungkin terdengar sederhana. Tetapi ikatan karbon-hidrogen, seperti permen karet yang tersekat di rambut, sukar untuk dipisahkan. Oleh kerana mereka menyediakan asas untuk lebih dari sekadar sabun, mencari cara untuk memecahkan pasangan yang keras kepala itu dapat merevolusikan bagaimana industri kimia menghasilkan segalanya dari farmasi hingga barang-barang rumah tangga. Kini, penyelidik di Universiti Harvard dan Universiti Cornell telah melakukan perkara itu: Buat pertama kalinya, mereka menemui dengan tepat bagaimana pemangkin tembaga-nitrena reaktif—seperti mentega kacang yang digunakan untuk melonggarkan cengkaman gusi pada rambut, membantu mendorong tindak balas kimia berlaku. —boleh mengubah salah satu daripada ikatan karbon-hidrogen yang kuat itu kepada ikatan karbon-nitrogen, blok binaan yang berharga untuk sintesis kimia. Dalam makalah yang diterbitkan dalam Sains, Kurtis Carsch, Ph.D. pelajar di Sekolah Siswazah Seni dan Sains di Universiti Harvard, Ted Betley, Profesor Kimia Erving di Harvard, Kyle Lancaster, Profesor Kimia Bersekutu di Universiti Cornell, dan pasukan kolaborator mereka, tidak hanya menggambarkan bagaimana tembaga-nitrena reaktif pemangkin melakukan keajaibannya, tetapi juga bagaimana botol alat untuk memecahkan ikatan karbon-hidrogen yang keras kepala dan membuat produk seperti pelarut, deterjen, dan pewarna dengan lebih sedikit sisa, tenaga, dan kos. Industri sering membentuk asas produk tersebut (amina) melalui proses pelbagai langkah: Pertama, bahan alkana mentah ditukar menjadi molekul reaktif, selalunya dengan pemangkin kos tinggi, kadang-kadang berbahaya. Kemudian, substrat yang diubah perlu menukar kumpulan kimia, yang sering memerlukan sistem pemangkin yang baru. Mengelakkan langkah perantaraan itu - dan malah memasukkan fungsi yang diingini secara langsung ke dalam bahan permulaan - dapat mengurangkan keseluruhan bahan, tenaga, kos, dan berpotensi bahkan keracunan proses. Itulah yang Betley dan pasukannya mahu lakukan: Cari pemangkin yang boleh melangkau langkah kimia. Walaupun penyelidik telah memburu solekan tepat pemangkin tembaga-nitrena reaktif selama lebih setengah abad dan juga membuat spekulasi bahawa kuprum dan nitrogen mungkin menjadi teras alat kimia, pembentukan tepat elektron pasangan itu masih tidak diketahui. "Elektron adalah seperti hartanah, kawan. Lokasi adalah segala-galanya," kata Betley. "Pelupusan elektron dalam molekul terikat rapat dengan kereaktifannya," kata Lancaster, yang, bersama Ida DiMucci, seorang pelajar siswazah di makmalnya, membantu menubuhkan inventori elektron pada kuprum dan nitrogen. Menggunakan spektroskopi sinar-X untuk mencari tenaga di mana foton akan diserap—tanda ketiadaan elektron—mereka menemui dua lubang berbeza pada nitrogen. "Perisa nitrogen ini—di mana anda kehilangan dua elektron ini—telah terlibat dalam kereaktifan selama beberapa dekad, tetapi tiada siapa yang memberikan bukti eksperimen langsung untuk spesies sedemikian." Mereka ada sekarang. Biasanya, jika atom tembaga mengikat nitrogen, kedua-duanya melepaskan sebahagian elektronnya untuk membentuk ikatan kovalen, di mana mereka berkongsi elektron secara adil. "Dalam kes ini," kata Betley, "ia adalah nitrogen dengan dua lubang di atasnya, jadi ia mempunyai dua radikal bebas dan ia hanya terikat oleh pasangan tunggal ke dalam tembaga." Pengikatan itu menghalang nitrena yang tidak menentu daripada bergerak dan melakukan kimia yang merosakkan dengan apa sahaja yang menghalangnya. Apabila seseorang mengalami luka di kaki mereka, misalnya, tubuh menghantar spesies oksigen reaktif, serupa dengan radikal nitrena ini. Spesies oksigen reaktif menyerang parasit menyerang atau agen berjangkit, tetapi mereka juga boleh merosakkan DNA. Oleh itu, untuk mengandungi nitrogen reaktif, pengarang pertama Carsch membina sangkar besar dalam bentuk ligan. Ligan — seperti penyusutan organik yang mengelilingi pasangan nitrena tembaga — membuat pemangkin tetap utuh. Potong pokok renek itu dan memperkenalkan bahan lain — seperti ikatan karbon-hidrogen — dan nitrena yang berapi-api mulai berfungsi. Betley memanggil pemangkin sebagai kunci kerangka, alat yang berpotensi untuk membuka ikatan yang jika tidak terlalu kuat untuk digunakan dalam sintesis. "Mudah-mudahan, kita boleh menjana spesies kimia ini yang kini akan menjadi sangat reaktif sehingga menjadikan jenis bahan paling lengai yang ada di sekeliling kita sebagai sesuatu yang boleh kita mainkan," katanya. "Itu akan menjadi sangat, sangat berkuasa." Memandangkan bahan binaan—seperti tembaga dan amina—melimpah dan murah, kunci rangka boleh membuka kunci cara yang lebih praktikal untuk membuat farmaseutikal atau produk isi rumah. Apabila Carsch mula-mula membuat molekul itu, "dia benar-benar terikat dengan kegembiraan, " kata Betley. "Saya seperti, 'OK, tenang.'" Tetapi hasilnya menjadi lebih menarik: nitrena bertindak balas lebih baik daripada yang dijangkakan walaupun "molekul tidak mempunyai hak untuk menjadi stabil," dan struktur ikatan kelihatan berbeza daripada mana-mana reka bentuk. dicadangkan dalam tempoh enam dekad penyelidikan yang lalu. "Sekiranya kami mencadangkannya pada awalnya, saya rasa orang akan mengejek kami." Walaupun Betley mengejar spesies yang sukar difahami ini—apa yang Lancaster panggil "memburu permainan besar"—sejak dia melancarkan makmalnya pada tahun 2007, dia kurang mengambil berat tentang kemenangannya dan lebih banyak tentang rakan usaha samanya. "Saya mendapat semua keseronokan saya daripada melihat Kurtis dan pelajar saya yang lain berasa sangat bersemangat tentang apa yang sebenarnya mereka boleh buat." Carsch menghadapi kedua-dua pengkritik dan dinding kimia tetapi tetap meneruskan pemburuannya. "Saya gembira dia degil, degil seperti saya," kata Betley. Mereka berdua mungkin keras kepala seperti ikatan yang mereka boleh putuskan sekarang. Di Cornell, apabila Lancaster dan pelajar siswazah tahun kelima DiMucci mengesahkan penemuan itu, dia "menghantar e-mel yang agak berwarna" kepada pasukan Betley. Tetapi dia juga memberi penghargaan kepada rakannya. DiMucci menghabiskan tujuh hari di Stanford Synchrotron Radiation Lightsource menganalisis struktur elektronik pemangkin dengan pasukan mereka. "Tanpa keupayaan percubaan baharu mereka," kata Lancaster, "kami benar-benar tidak akan mempunyai isyarat untuk bunyi bising dan latar belakang rendah yang menjadikan mengenal pasti perkara ini agak mudah." Seterusnya, pasukan itu boleh mendapat inspirasi daripada reka bentuk baharu ini untuk membina pemangkin dengan aplikasi yang lebih meluas, seperti mencerminkan cara alam semula jadi untuk menukar metana berbahaya kepada metanol. "Cawan suci sebenar adalah untuk berkata, 'OK, ikatan CH di sana, yang tertentu dalam molekul ini, saya mahu mengubahnya menjadi ikatan CN atau ikatan CO,'" kata Lancaster.
Satu cara untuk membuat polimer organik daripada molekul wangi dalam pokok konifer dan buah-buahan telah dibangunkan oleh saintis di Universiti Birmingham. Teknik ini, yang dibangunkan untuk aplikasi pencetakan 3-D, boleh membawa kepada generasi baharu bahan mampan untuk digunakan dalam aplikasi bioperubatan atau prototaip. Dipanggil terpenes, molekul tersebut terdapat dalam minyak pati pelbagai jenis tumbuhan dan sering digunakan dalam pewangi, kosmetik dan produk rumah yang lain. Kerana ia sukar untuk diekstrak dan diproses, versi sintetik sering digantikan. Terpenes juga boleh digunakan untuk menghasilkan resin. Ini menjadikan mereka sangat menarik kepada ahli kimia dan jurutera yang menyiasat polimer lestari baharu untuk menggantikan plastik yang diperbuat daripada petrokimia. Cabarannya ialah untuk mencari cara memproses terpenes dengan cekap untuk menghasilkan bahan yang menarik. Penyelidik di Sekolah Kimia Universiti Birmingham, telah mencipta teknik untuk mengekstrak molekul dan menukarnya menjadi resin yang stabil. Dengan menggabungkannya dengan sebatian organik berasaskan sulfur yang dipanggil tiol, resin boleh diaktifkan oleh cahaya untuk membentuk bahan pepejal. Keputusan mereka diterbitkan dalam Kimia Polimer. Memproses terpene dengan cara ini menjadikannya amat berguna dalam proses pencetakan 3-D yang dipanggil stereolitografi, di mana objek dibina dalam berbilang lapisan dan dicantum bersama di bawah cahaya UV untuk membentuk objek 3-D. Penulis utama, Profesor Andrew Dove, menjelaskan: "Kita perlu mencari cara yang mampan untuk membuat produk polimer yang tidak bergantung kepada petrokimia. Terpenes telah diiktiraf sebagai mempunyai potensi sebenar dalam pencarian ini dan kerja kami adalah satu langkah yang menjanjikan ke arah dapat memanfaatkan produk semulajadi ini." Terpene yang berbeza menghasilkan sifat bahan yang berbeza dan langkah seterusnya untuk pasukan adalah untuk menyiasat sifat tersebut dengan lebih lengkap untuk mengawalnya dengan lebih baik. Walaupun wangian itu bukan kunci kepada sifat bahan terpenes, para penyelidik berminat untuk melihat sama ada ia juga boleh dimanfaatkan dalam beberapa produk.
