ظهرت هذا الأسبوع
S1-Bromopropane (n-propylbromide أو nPB) هو مركب عضوي بروميني مع الصيغة الكيميائية CH3CH2CH2Br. [1] وهو سائل عديم اللون. أكثر كثافة من الماء وقابل للذوبان في الماء قليلاً. عند التسخين إلى درجات حرارة عالية قد تنبعث منها أبخرة سامة [2]
مميز المقالات
لصنع الصابون ، ما عليك سوى إدخال ذرة أكسجين في رابطة الكربون والهيدروجين. قد تبدو الوصفة بسيطة. لكن روابط الكربون-الهيدروجين ، مثل اللثة العالقة في الشعر ، يصعب تفكيكها. نظرًا لأنها توفر الأساس لأكثر من مجرد الصابون ، فإن إيجاد طريقة لكسر هذا الزوج العنيد يمكن أن يحدث ثورة في كيفية إنتاج الصناعات الكيماوية لكل شيء من الأدوية إلى السلع المنزلية. الآن ، قام الباحثون في جامعة هارفارد وجامعة كورنيل بهذا بالضبط: لأول مرة ، اكتشفوا بالضبط كيف يساعد محفز نحاسي نيترين تفاعلي - والذي مثل زبدة الفول السوداني المستخدمة في تخفيف قبضة اللثة على الشعر ، على دفع تفاعل كيميائي ليحدث —يمكن تحويل إحدى روابط الكربون-الهيدروجين القوية إلى رابطة كربون-نيتروجين ، وهي لبنة بناء قيمة للتخليق الكيميائي. في ورقة بحثية نُشرت في مجلة Science ، حاصل على دكتوراه كورتيس كارسش. طالب في كلية الدراسات العليا للفنون والعلوم في جامعة هارفارد ، تيد بيتلي ، أستاذ الكيمياء في جامعة هارفارد ، كايل لانكستر ، أستاذ الكيمياء المساعد في جامعة كورنيل ، وفريقهم من المتعاونين ، لا يصفون فقط كيفية تفاعل نحاس نيترين يقوم المحفز بأداء سحره ، ولكن أيضًا كيفية تعبئة الأداة لكسر روابط الكربون والهيدروجين العنيدة وصنع منتجات مثل المذيبات والمنظفات والأصباغ بأقل قدر من النفايات والطاقة والتكلفة. غالبًا ما تصوغ الصناعات أساس مثل هذه المنتجات (الأمينات) من خلال عملية متعددة الخطوات: أولاً ، يتم تحويل مواد الألكان الخام إلى جزيئات تفاعلية ، غالبًا بمحفزات عالية التكلفة ضارة أحيانًا. بعد ذلك ، تحتاج الركيزة المحولة إلى تبادل مجموعة كيميائية ، والتي تتطلب غالبًا نظامًا تحفيزيًا جديدًا بالكامل. يمكن أن يؤدي تجنب تلك الخطوة الوسيطة - وبدلاً من ذلك إدخال الوظيفة المطلوبة مباشرةً في مادة البداية - إلى تقليل المواد الإجمالية والطاقة والتكلفة وربما حتى سمية العملية. هذا ما سعى بيتلي وفريقه إلى القيام به: العثور على محفز يمكنه تخطي الخطوات الكيميائية. على الرغم من أن الباحثين يبحثون عن التركيب الدقيق لمحفز نحاسي نيترين تفاعلي لأكثر من نصف قرن وتكهنوا بأن النحاس والنيتروجين قد يكونان جوهر الأداة الكيميائية ، إلا أن التكوين الدقيق لإلكترونات الزوج ظل غير معروف. "الإلكترونات مثل العقارات ، يا رجل. قال بيتلي: "الموقع هو كل شيء". قال لانكستر ، التي ساعدت مع إيدا ديموتشي ، طالبة الدراسات العليا في مختبره ، في وضع قوائم جرد للإلكترونات على النحاس والنيتروجين: "إن التخلص من الإلكترونات في الجزيء مرتبط ارتباطًا وثيقًا بتفاعله". باستخدام التحليل الطيفي بالأشعة السينية للعثور على الطاقات التي يتم فيها امتصاص الفوتونات - علامة على غياب الإلكترون - وجدوا ثقبين متميزين على النيتروجين. "نكهة النيتروجين - التي تفتقد فيها هذين الإلكترونين - متورطة في التفاعل لعقود من الزمن ، لكن لم يقدم أحد دليلًا تجريبيًا مباشرًا لمثل هذه الأنواع." لديهم الآن. عادةً ، إذا ارتبطت ذرة نحاسية بالنيتروجين ، فإن كلاهما يتخلى عن بعض إلكتروناتهما لتكوين رابطة تساهمية ، حيث يتشاركان الإلكترونات بشكل عادل. قال بيتلي: "في هذه الحالة ، إنه النيتروجين بفتحتين عليهما ، لذا فهو يحتوي على جزأين حرين وهو مرتبط فقط بزوج وحيد في النحاس." يمنع هذا الارتباط النيترين المتطاير من التطاير وإجراء كيمياء مدمرة مع أي شيء يعترض طريقه. عندما يصاب شخص ما بجرح في ساقه ، على سبيل المثال ، يرسل الجسم نوعًا من الأكسجين التفاعلي ، على غرار جذور النيترين هذه. تهاجم أنواع الأكسجين التفاعلية الطفيليات الغازية أو العوامل المعدية ، لكنها يمكن أن تدمر الحمض النووي أيضًا. لذلك ، لاحتواء النيترين التفاعلي ، بنى المؤلف الأول كارسش قفصًا ضخمًا على شكل يجند. يحافظ اللاجند - مثل الشجيرات العضوية المحيطة بزوج النيترين النحاسي - على المحفز سليمًا. قلص تلك الشجيرات وأدخل مادة أخرى - مثل رابطة الكربون والهيدروجين - وسيبدأ النيترين الناري في العمل. يسمي بيتلي المحفز بالمفتاح الهيكلي ، وهو أداة لديها القدرة على فتح الروابط التي قد تكون قوية جدًا لاستخدامها في التوليف. قال: "نأمل أن نتمكن من إنتاج هذه الأنواع الكيميائية التي ستكون الآن تفاعلية للغاية بحيث تجعل أكثر أنواع المواد الخاملة التي نمتلكها من حولنا كشيء يمكننا اللعب به". "سيكون هذا حقًا قويًا حقًا." نظرًا لأن اللبنات الأساسية - مثل النحاس والأمينات - وفيرة ورخيصة ، يمكن أن يفتح مفتاح الهيكل العظمي طرقًا أكثر عملية لصنع المستحضرات الصيدلانية أو المنتجات المنزلية. قال بيتلي ، عندما صنع كارسش الجزيء لأول مرة ، "كان حرفيا مرتبطا بالفرح". "كنت مثل ،" حسنًا ، استقر. "لكن النتائج أصبحت أكثر إثارة للاهتمام: يتفاعل النيترين بشكل أفضل مما كان متوقعًا على الرغم من أن" الجزيء ليس له الحق في أن يكون مستقرًا "، وبدا هيكل الترابط مختلفًا عن أي من التصميمات المقترحة خلال العقود الستة الماضية من البحث. "لو كنا قد اقترحناها في البداية ، أعتقد أن الناس سخروا منا". على الرغم من أن بيتلي طارد هذه الأنواع المراوغة - ما يسميه لانكستر "صيد الطرائد الكبيرة" - إلا أنه منذ أن أطلق مختبره في عام 2007 ، لم يهتم كثيرًا بفوزه وأكثر من اهتمامه بالمتعاونين معه. "أستمتع بكل ما أمتع به من رؤية كورتيس وطلابي الآخرين ينفعلون بشدة بشأن ما تمكنوا بالفعل من صنعه." واجه كارس كل من النقاد والجدران الكيميائية لكنه استمر في مطاردته رغم ذلك. قال بيتلي: "أنا سعيد لأنه عنيد مثلي". قد يكون كلاهما عنيدًا مثل الروابط التي يمكنهم كسرها الآن. في جامعة كورنيل ، عندما أكد ديموشي وطالب لانكستر في السنة الخامسة النتائج ، "أرسل بريدًا إلكترونيًا ملونًا إلى حد ما" إلى فريق بيتلي. لكنه ، أيضًا ، ينسب الفضل إلى مساعديه. قضى ديموشي سبعة أيام في مصدر الضوء الإشعاعي السنكروتروني في ستانفورد لتحليل الهيكل الإلكتروني للمحفز مع فريقهم. قالت لانكستر: "لولا قدراتهم التجريبية الجديدة ، لم يكن لدينا حقًا إشارة إلى الضوضاء والخلفية المنخفضة التي جعلت تحديد هذا الشيء أمرًا سهلاً للغاية." بعد ذلك ، يمكن للفريق أن يستلهم من هذا التصميم الجديد لبناء محفزات ذات تطبيقات أوسع نطاقاً ، مثل عكس طريقة الطبيعة في تحويل الميثان الخطير إلى ميثانول. قال لانكستر: "الكأس المقدسة الحقيقية هي أن نقول ،" حسنًا ، رابطة CH هناك ، تلك الرابطة المحددة في هذا الجزيء ، أريد تحويلها إلى رابطة CN أو رابطة CO ".
طور علماء في جامعة برمنجهام طريقة لصنع بوليمرات عضوية من الجزيئات العطرية في الصنوبريات وأشجار الفاكهة. يمكن أن تؤدي هذه التقنية ، التي تم تطويرها لتطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد ، إلى جيل جديد من المواد المستدامة لاستخدامها في التطبيقات الطبية الحيوية أو النماذج الأولية. توجد الجزيئات التي تسمى تربين في الزيوت الأساسية لمجموعة متنوعة من النباتات وغالبًا ما تستخدم في العطور ومستحضرات التجميل والمنتجات المنزلية الأخرى. نظرًا لصعوبة استخلاصها ومعالجتها ، غالبًا ما يتم استبدال الإصدارات الاصطناعية. يمكن أيضًا استخدام Terpenes لإنتاج الراتنجات. وهذا يجعلها مثيرة للاهتمام للغاية للكيميائيين والمهندسين الذين يبحثون عن بوليمرات مستدامة جديدة لتحل محل البلاستيك المصنوع من البتروكيماويات. يتمثل التحدي في إيجاد طريقة لمعالجة التربينات بكفاءة كافية لإنتاج مواد مثيرة للاهتمام. ابتكر باحثون في كلية الكيمياء بجامعة برمنغهام ، تقنية لاستخراج الجزيئات وتحويلها إلى راتنجات مستقرة. من خلال دمجها مع مركبات عضوية قائمة على الكبريت تسمى الثيول ، يمكن تنشيط الراتنجات بالضوء لتشكيل مادة صلبة. نُشرت نتائجهم في مجلة Polymer Chemistry. تجعل معالجة التربين بهذه الطريقة مفيدة بشكل خاص في عملية طباعة ثلاثية الأبعاد تسمى الطباعة الحجرية الحجرية ، حيث يتم بناء الكائنات في طبقات متعددة ودمجها معًا تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية لتشكيل كائنات ثلاثية الأبعاد. يوضح المؤلف الرئيسي ، البروفيسور أندرو دوف: "نحن بحاجة إلى إيجاد طرق مستدامة لصنع منتجات البوليمر التي لا تعتمد على البتروكيماويات. تم التعرف على Terpenes كإمكانيات حقيقية في هذا البحث وعملنا هو خطوة واعدة نحو القدرة على تسخير هذه المنتجات الطبيعية ". تنتج التربينات المختلفة خواص مادية مختلفة والخطوة التالية للفريق هي فحص تلك الخصائص بشكل كامل للتحكم فيها بشكل أفضل. على الرغم من أن العطور ليست مفتاحًا لخصائص مادة التربين ، إلا أن الباحثين مهتمون بمعرفة ما إذا كان يمكن أيضًا تسخيرها في بعض المنتجات.
