Visas den här veckan
S1-Bromopropan (n-propylbromid eller nPB) är en organobrominförening med den kemiska formeln CH3CH2CH2Br. [1] Det är en färglös vätska. Något tätare än vatten och något löslig i vatten. Vid upphettning till höga temperaturer kan det avge giftiga ångor. [2]
Utvalda Artiklar
För att göra tvål, sätt bara in en syreatom i en kol-vätebindning. Receptet kan låta enkelt. Men kol-vätebindningar, som tuggummi som fastnat i håret, är svåra att dra isär. Eftersom de utgör grunden för mycket mer än bara tvål, kan att hitta ett sätt att bryta det envisa paret revolutionera hur kemisk industri producerar allt från läkemedel till hushållsartiklar. Nu har forskare vid Harvard University och Cornell University gjort just det: För första gången upptäckte de exakt hur en reaktiv koppar-nitrenkatalysator - som liksom jordnötssmöret som används för att lossa tuggummiets grepp om håret, hjälper till att få en kemisk reaktion att inträffa — skulle kunna omvandla en av dessa starka kol-vätebindningar till en kol-kvävebindning, en värdefull byggsten för kemisk syntes. I en artikel publicerad i Science, Kurtis Carsch, en Ph.D. student vid Graduate School of Arts and Sciences vid Harvard University, Ted Betley, den erfarande professorn i kemi vid Harvard, Kyle Lancaster, docent i kemi vid Cornell University, och deras team av medarbetare, inte bara beskriver hur en reaktiv kopparnitren katalysatorn utför sin magi, men också hur man tappar verktyget för att bryta dessa envisa kol-vätebindningar och göra produkter som lösningsmedel, tvättmedel och färgämnen med mindre avfall, energi och kostnad. Industrier skapar ofta grunden för sådana produkter (aminer) genom en process i flera steg: För det första omvandlas råa alkanmaterial till reaktiva molekyler, ofta med dyra, ibland skadliga katalysatorer. Sedan måste det transformerade substratet byta ut en kemisk grupp, vilket ofta kräver ett helt nytt katalytiskt system. Att undvika det mellanliggande steget - och istället omedelbart infoga den önskade funktionen direkt i utgångsmaterialet - kan minska de totala materialen, energin, kostnaderna och potentiellt även toxiciteten i processen. Det var vad Betley och hans team hade som mål att göra: Hitta en katalysator som kunde hoppa över kemiska steg. Även om forskare har letat efter den exakta sammansättningen av en reaktiv koppar-nitren-katalysator i över ett halvt sekel och till och med spekulerat i att koppar och kväve kan vara kärnan i det kemiska verktyget, förblev den exakta bildningen av parets elektroner okänd. "Elektroner är som fastigheter, man. Läget är allt, sa Betley. "Disponeringen av elektroner i en molekyl är intimt knuten till dess reaktivitet", säger Lancaster, som tillsammans med Ida DiMucci, en doktorand i sitt labb, hjälpte till att upprätta inventeringar av elektroner på koppar och kväve. Genom att använda röntgenspektroskopi för att hitta energier där fotoner skulle absorberas – märket på en elektrons frånvaro – hittade de två distinkta hål på kvävet. "Denna smak av kväve - där du saknar dessa två elektroner - har varit inblandad i reaktivitet i årtionden, men ingen har tillhandahållit direkta experimentella bevis för en sådan art." Det har de nu. Vanligtvis, om en kopparatom binder till ett kväve, ger båda upp några av sina elektroner för att bilda en kovalent bindning, där de delar elektronerna rättvist. "I det här fallet," sa Betley, "är det kvävet med två hål på det, så det har två fria radikaler och det är bara bundet av ett ensamt par i kopparn." Den bindningen hindrar det flyktiga nitrenet från att susa av och utföra destruktiv kemi med vad som än kommer i vägen. När någon får ett skärsår på benet, till exempel, skickar kroppen ut en reaktiv syreart, liknande dessa nitreradikaler. De reaktiva syrearterna attackerar invaderande parasiter eller smittämnen, men de kan också skada DNA. Så för att innehålla det reaktiva nitrenet byggde förstaförfattaren Carsch en massiv bur i form av en ligand. Liganden - som organisk buskage som omger kopparnitrenparet - håller katalysatorn intakt. Skär bort den busken och introducera ett annat ämne – som en kol-vätebindning – och det eldiga nitrenet börjar fungera. Betley kallar katalysatorn för en skelettnyckel, ett verktyg med potential att låsa upp bindningar som annars skulle vara för starka för att använda i syntes. "Förhoppningsvis kan vi generera dessa kemiska arter som nu kommer att vara så reaktiva att de gör den mest inerta typen av ämnen vi har omkring oss som något vi kan leka med," sa han. "Det skulle vara riktigt, riktigt kraftfullt." Eftersom byggstenarna – som koppar och aminer – är rikliga och billiga, kan skelettnyckeln låsa upp mer praktiska sätt att tillverka läkemedel eller hushållsprodukter. När Carsch först gjorde molekylen, "var han bokstavligen bunden av glädje," sa Betley. "Jag tänkte "OK, slå dig ner." Men resultaten blev mer intressanta: nitrenet reagerar bättre än förväntat även om "molekylen inte har rätt att vara stabil", och bindningsstrukturen såg annorlunda ut än någon av designerna föreslagits under de senaste sex decenniernas forskning. "Hade vi föreslagit det från början, tror jag att folk skulle ha hånat oss." Även om Betley jagade denna svårfångade art – vad Lancaster kallar "big game jakt" – ända sedan han startade sitt labb 2007, bryr han sig mindre om sin vinst och mer om sina kollaboratörer. "Jag får all min glädje av att se Kurtis och mina andra elever bli väldigt upphetsade över vad de faktiskt har kunnat göra." Carsch mötte både kritiker och kemiska murar men fortsatte i sin jakt ändå. "Jag är glad att han är envis, lika envis som jag är," sa Betley. De båda kan vara lika envisa som de band de nu kan bryta. På Cornell, när Lancaster och femteårsstudenten DiMucci bekräftade resultaten, "skickade han ett ganska färgstarkt e-postmeddelande" till Betley-teamet. Men han ger också kredit till sina medarbetare. DiMucci tillbringade sju dagar på Stanford Synchrotron Radiation Lightsource för att analysera katalysatorns elektroniska struktur med sitt team. "Utan deras nya experimentella kapacitet," sa Lancaster, "hade vi verkligen inte haft signalen till brus och den låga bakgrunden som gjorde det ganska lätt att identifiera den här saken." Därefter kunde teamet hämta inspiration från denna nya design för att bygga katalysatorer med ännu bredare applikationer, som att spegla naturens sätt att omvandla farlig metan till metanol. "En riktig helig gral skulle vara att säga," OK, den där CH-bindningen där, just den där i den här molekylen, jag vill förvandla den till en CN-bindning eller en CO-bindning," sa Lancaster.
Ett sätt att tillverka organiska polymerer från doftmolekylerna i barrträd och fruktträd har utvecklats av forskare vid University of Birmingham. Tekniken, utvecklad för 3D-utskriftstillämpningar, kan leda till en ny generation av hållbara material för användning i biomedicinska applikationer eller prototyper. Kallas terpener, molekylerna finns i de eteriska oljorna från en mängd olika växter och används ofta i dofter, kosmetika och andra hushållsprodukter. Eftersom de är svåra att extrahera och bearbeta, ersätts ofta syntetiska versioner. Terpener kan också användas för att framställa hartser. Detta gör dem extremt intressanta för kemister och ingenjörer som undersöker nya hållbara polymerer för att ersätta plast tillverkad av petrokemikalier. Utmaningen är att hitta ett sätt att bearbeta terpenerna tillräckligt effektivt för att producera intressanta material. Forskare vid University of Birminghams School of Chemistry har tagit fram en teknik för att extrahera molekylerna och omvandla dem till stabila hartser. Genom att kombinera dem med svavelbaserade organiska föreningar som kallas tioler, kan hartserna aktiveras av ljus för att bilda ett fast material. Deras resultat publiceras i Polymer Chemistry. Att bearbeta terpenerna på detta sätt gör dem särskilt användbara i en 3D-utskriftsprocess som kallas stereolitografi, där objekt byggs upp i flera lager och smälts samman under UV-ljus för att bilda 3D-objekt. Huvudförfattaren, professor Andrew Dove, förklarar: "Vi måste hitta hållbara sätt att tillverka polymerprodukter som inte är beroende av petrokemikalier. Terpener har erkänts ha verklig potential i denna sökning och vårt arbete är ett lovande steg mot att kunna utnyttja dessa naturliga produkter.” Olika terpener ger olika materialegenskaper och nästa steg för teamet är att undersöka dessa egenskaper mer fullständigt för att bättre kontrollera dem. Även om dofterna inte är nyckeln till terpenernas materialegenskaper, är forskare intresserade av att se om de också kan utnyttjas i vissa produkter.
