Fremhevet denne uken
S1-Bromopropan (n-propylbromid eller nPB) er en organobrominforbindelse med den kjemiske formelen CH3CH2CH2Br. [1] Det er en fargeløs væske. Litt tettere enn vann og lett løselig i vann. Ved oppvarming til høye temperaturer kan det avgi giftig røyk. [2]
Utvalgt Artikler
For å lage såpe, sett inn et oksygenatom i en karbon-hydrogenbinding. Oppskriften kan høres enkel ut. Men karbon-hydrogenbindinger, som tyggegummi som sitter fast i håret, er vanskelig å skille fra hverandre. Siden de gir grunnlaget for langt mer enn bare såpe, kan det å finne en måte å bryte det gjenstridige paret revolusjonere hvordan kjemisk industri produserer alt fra legemidler til husholdningsartikler. Nå har forskere ved Harvard University og Cornell University gjort nettopp det: For første gang oppdaget de nøyaktig hvordan en reaktiv kobber-nitren-katalysator – som i likhet med peanøttsmøret som brukes til å løsne tannkjøttets grep om håret, hjelper til med å få en kjemisk reaksjon til å oppstå — kunne forvandle en av de sterke karbon-hydrogenbindingene til en karbon-nitrogenbinding, en verdifull byggestein for kjemisk syntese. I en artikkel publisert i Science, Kurtis Carsch, en Ph.D. student ved Graduate School of Arts and Sciences ved Harvard University, Ted Betley, Erving-professor i kjemi ved Harvard, Kyle Lancaster, førsteamanuensis i kjemi ved Cornell University, og deres team av samarbeidspartnere, ikke bare beskriver hvordan et reaktivt kobber-nitren katalysatoren utfører sin magi, men også hvordan man kan tappe verktøyet for å bryte de gjenstridige karbon-hydrogen-bindingene og lage produkter som løsemidler, vaskemidler og fargestoffer med mindre avfall, energi og kostnader. Industrier bygger ofte grunnlaget for slike produkter (aminer) gjennom en flertrinnsprosess: For det første omdannes råalkanmaterialer til reaktive molekyler, ofte med høye kostnader, noen ganger skadelige katalysatorer. Deretter må det transformerte substratet bytte ut en kjemisk gruppe, som ofte krever et helt nytt katalytisk system. Å unngå det mellomliggende trinnet - og i stedet umiddelbart sette den ønskede funksjonen direkte inn i utgangsmaterialet - kan redusere de totale materialene, energien, kostnadene og potensielt til og med toksisiteten til prosessen. Det var det Betley og teamet hans hadde som mål å gjøre: Finne en katalysator som kunne hoppe over kjemiske trinn. Selv om forskere har jaktet på den nøyaktige sammensetningen av en reaktiv kobber-nitren-katalysator i over et halvt århundre og til og med spekulert i at kobber og nitrogen kan være kjernen i det kjemiske verktøyet, forble den nøyaktige dannelsen av parets elektroner ukjent. "Elektroner er som eiendom, mann. Beliggenhet er alt, sa Betley. "Disponeringen av elektroner i et molekyl er nært knyttet til dets reaktivitet," sa Lancaster, som sammen med Ida DiMucci, en doktorgradsstudent i laboratoriet hans, hjalp til med å etablere beholdningen av elektroner på kobber og nitrogen. Ved å bruke røntgenspektroskopi for å finne energier der fotoner ville bli absorbert - merket på et elektrons fravær - fant de to forskjellige hull på nitrogenet. "Denne smaken av nitrogen - der du mangler disse to elektronene - har vært involvert i reaktivitet i flere tiår, men ingen har gitt direkte eksperimentelle bevis for en slik art." Det har de nå. Vanligvis, hvis et kobberatom binder seg til et nitrogen, gir begge fra seg noen av elektronene sine for å danne en kovalent binding, der de deler elektronene likt. "I dette tilfellet," sa Betley, "er det nitrogenet med to hull på, så det har to frie radikaler og det er bare bundet av et ensomt par inn i kobberet." Den bindingen forhindrer det flyktige nitrenet i å suse av og utføre destruktiv kjemi med det som kommer i veien. Når noen får et kutt på beinet, for eksempel, sender kroppen ut en reaktiv oksygenart, som ligner på disse nitreradikalene. De reaktive oksygenartene angriper invaderende parasitter eller smittestoffer, men de kan også skade DNA. Så, for å inneholde det reaktive nitrenet, bygde førsteforfatter Carsch et massivt bur i form av en ligand. Liganden - som organiske busker som omgir kobbernitrenparet - holder katalysatoren intakt. Kutt ned den busken og introduser et annet stoff – som en karbon-hydrogenbinding – og det brennende nitrenet begynner å fungere. Betley kaller katalysatoren en skjelettnøkkel, et verktøy med potensial til å låse opp bindinger som ellers ville vært for sterke til å bruke i syntese. "Forhåpentligvis kan vi generere disse kjemiske artene som nå kommer til å være så reaktive at de gjør den mest inerte typen stoffer vi har rundt oss som noe vi kan leke med," sa han. "Det ville vært veldig, veldig sterkt." Siden byggesteinene – som kobber og aminer – er rikelig og billig, kan skjelettnøkkelen låse opp mer praktiske måter å lage legemidler eller husholdningsprodukter på. Da Carsch først laget molekylet, "brød han bokstavelig talt av glede," sa Betley. "Jeg tenkte "OK, slå deg ned." Men resultatene ble mer interessante: nitrenet reagerer bedre enn forventet selv om "molekylet ikke har rett til å være stabilt," og bindingsstrukturen så annerledes ut enn noen av designene foreslått i løpet av de siste seks tiårene med forskning. "Hadde vi foreslått det i begynnelsen, tror jeg folk ville ha hånet oss." Selv om Betley jaget denne unnvikende arten – det Lancaster kaller «storviltjakt» – helt siden han startet laboratoriet sitt i 2007, bryr han seg mindre om seieren og mer om samarbeidspartnerne. "Jeg får all glede av å se Kurtis og de andre studentene mine bli superbetenne over hva de faktisk har klart å lage." Carsch møtte både kritikere og kjemiske vegger, men fortsatte i jakten likevel. "Jeg er glad han er sta, like sta som jeg er," sa Betley. De kan begge være like sta som båndene de nå kan bryte. Hos Cornell, da Lancaster og femteårsstudent DiMucci bekreftet funnene, sendte han "en ganske fargerik e-post" til Betley-teamet. Men også han takker sine samarbeidspartnere. DiMucci tilbrakte syv dager på Stanford Synchrotron Radiation Lightsource for å analysere katalysatorens elektroniske struktur sammen med teamet deres. "Uten deres nye eksperimentelle evner," sa Lancaster, "ville vi virkelig ikke hatt signalet til støy og den lave bakgrunnen som gjorde det ganske enkelt å identifisere denne tingen." Deretter kunne teamet hente inspirasjon fra dette nye designet for å bygge katalysatorer med enda bredere applikasjoner, som å speile naturens måte å konvertere farlig metan til metanol. "En virkelig hellig gral ville være å si: 'OK, den CH-bindingen der, den spesielle i dette molekylet, jeg vil gjøre den om til en CN-binding eller en CO-binding," sa Lancaster.
En måte å lage organiske polymerer på fra de duftende molekylene i bartrær og frukttrær er utviklet av forskere ved University of Birmingham. Teknikken, utviklet for 3D-utskriftsapplikasjoner, kan føre til en ny generasjon bærekraftige materialer for bruk i biomedisinske applikasjoner eller prototyping. Kalt terpener, molekylene finnes i essensielle oljer fra en rekke planter og brukes ofte i dufter, kosmetikk og andre husholdningsprodukter. Fordi de er vanskelige å trekke ut og behandle, blir syntetiske versjoner ofte erstattet. Terpener kan også brukes til å produsere harpiks. Dette gjør dem ekstremt interessante for kjemikere og ingeniører som undersøker nye bærekraftige polymerer for å erstatte plast laget av petrokjemikalier. Utfordringen er å finne en måte å bearbeide terpenene effektivt nok til å produsere interessante materialer. Forskere ved University of Birminghams School of Chemistry har utviklet en teknikk for å trekke ut molekylene og konvertere dem til stabile harpikser. Ved å kombinere dem med svovelbaserte organiske forbindelser kalt tioler, kan harpiksene aktiveres av lys for å danne et fast materiale. Resultatene deres er publisert i Polymer Chemistry. Å behandle terpenene på denne måten gjør dem spesielt nyttige i en 3D-utskriftsprosess kalt stereolitografi, hvor objekter bygges opp i flere lag og smeltes sammen under UV-lys for å danne 3D-objekter. Hovedforfatter, professor Andrew Dove, forklarer: «Vi må finne bærekraftige måter å lage polymerprodukter på som ikke er avhengige av petrokjemikalier. Terpener har blitt anerkjent for å ha et reelt potensial i dette søket, og vårt arbeid er et lovende skritt mot å kunne utnytte disse naturlige produktene." Ulike terpener produserer forskjellige materialegenskaper, og neste trinn for teamet er å undersøke disse egenskapene mer fullstendig for å bedre kontrollere dem. Selv om duftene ikke er nøkkelen til terpenenes materialegenskaper, er forskere interessert i å se om de også kan utnyttes i enkelte produkter.
