211service.com
Jauns veids, kā saraut īpaši spēcīgas ķīmiskās saites
Būtisks laboratorijas sasniegums ir ļāvis istabas temperatūrā un spiedienā pārraut divus no spēcīgākajiem ķīmisko saišu veidiem, lai izveidotu parastos rūpnieciskos savienojumus. To darot, Kornela universitātes pētnieki ir spēruši svarīgu pirmo soli ceļā uz mazāk energoietilpīgiem procesiem slāpekli saturošu organisko savienojumu iegūšanai.
Slāpekļa-oglekļa saite ir gandrīz visu visvairāk pārdoto farmaceitisko produktu mugurkauls, saka Pols Čiriks , Kornela ķīmijas profesors. Slāpekļa-oglekļa saites ir atrodamas neilonā, mēslojumā, insekticīdos un visos proteīnos. Tomēr oglekļa un slāpekļa apvienošana parasti prasa lielu enerģijas daudzumu, jo ķīmiķi izmanto amonjaku kā slāpekļa avotu. Chirik ir izstrādājis jaunu reakciju, kas izmanto oglekļa monoksīdu un molekulāro slāpekli, lai izveidotu šīs saites. Šāda reakcija arī parasti prasa lielu enerģijas daudzumu. Šis darbs ir aprakstīts šonedēļ žurnālā Dabas ķīmija .
Dabiski sastopamajā formā molekulārais slāpeklis, kas sastāv no diviem slāpekļa atomiem, ko satur trīskāršā saite, ir viena no stabilākajām molekulām, kas pastāv. Tam nav negatīvu vai pozitīvu galu, tāpēc ir ļoti grūti likt tam reaģēt, saka Chirik. Citi ķīmiķi strādā pie bioloģisko enzīmu atdarināšanas, kas fiksē molekulāro slāpekli, lai iegūtu amonjaku, ko varētu izmantot kā organisko ķīmisko vielu izejvielu. Turpretim Chirik laboratorija izstrādā reakciju slāpekļa saites pārraušanai, nevis lai ražotu amonjaku, bet gan tieši iegūtu organisko slāpekļa savienojumus.
Kornela reakcijas atslēga, kas notiek divos posmos, lai pārtrauktu slāpekļa saites, ir komplekss, kas satur metāla hafniju. Pirmajā posmā divi metāla kompleksi ieskauj katru slāpekļa molekulu, ievietojot to sprostā. Hafnija kompleksi reaģē ar slāpekli, pārtraucot divas saites un izveidojot starpposma molekulu. Pēc tam maisījumam pievieno oglekļa monoksīdu. Oglekļa monoksīds ir arī ļoti stabils savienojums un nereaģētu ar molekulāro slāpekli. Bet oglekļa monoksīds reaģēs ar slāpekļa-hafnija starpproduktu, pārtraucot galīgo slāpekļa saiti, veidojot organisku molekulu, ko sauc par oksamīdu, kas tiek atbrīvota no hafnija kompleksa, pievienojot skābi.
Cilvēkiem, kas šodien ražo organisko slāpekļa savienojumus, vispirms ir jāizgatavo amonjaks, saka Kristofers Kaminss, MIT ķīmijas profesors. Viņš saka, ka jaunajā Kornela tehnikā patīkamā lieta ir tā, ka viņi attīsta reakcijas, lai slāpekli tieši pārvērstu par organisko slāpekli. Cummins norāda, ka vienīgais uzņēmums, kas to darīja rūpnieciski, American Cyanamid izmantoja Niagāras ūdenskrituma ražoto hidroenerģiju, lai izveidotu pietiekami jaudīgu elektrisko loku, lai vadītu reakciju.
Kornela ķīmija vēl nav gatava rūpnieciskai lietošanai. Līdz šim viņu izstrādātā reakcija nav katalītiska un tāpēc nav praktiska. Hafnija komplekss ļauj reakcijai noritēt apkārtējās vides apstākļos, bet reakcijas laikā tas tiek izmantots. Chirik strādā pie tā, kā noņemt gabalus no metāla, lai to varētu izmantot atkārtoti. Kornela pētnieki arī cenšas noteikt, cik vispārīga ir reakcija. Viņi to izmantoja mēslojuma pagatavošanai; turpmākais darbs parādīs, vai šāda veida reakcija darbosies neskaitāmiem slāpekļa organiskajiem savienojumiem. Chirik saka, ka viņš arī cenšas noteikt, vai reakcijas paātrināšanai var izmantot citus metālus. Hafnijs ir efektīvs, taču tas ir reti.
Tas ir logs uz kaut ko nākotni, saka Cummins. Vienkāršu molekulu, piemēram, slāpekļa un oglekļa monoksīda, pamata reakcijas ķīmija joprojām tiek atklāta.