Лучшее на этой неделе
S1-Бромпропан (н-пропилбромид или nPB) представляет собой броморганическое соединение с химической формулой CH3CH2CH2Br. [1] Это бесцветная жидкость. Немного плотнее воды и мало растворим в воде. При нагревании до высоких температур может выделять токсичные пары. [2]
Популярные Статьи
Чтобы сделать мыло, просто вставьте атом кислорода в углеродно-водородную связь. Рецепт может показаться простым. Но углеродно-водородные связи, такие как застрявшая в волосах резинка, трудно разорвать. Поскольку они обеспечивают основу для чего-то большего, чем просто мыла, поиск способа разорвать эту упрямую пару может произвести революцию в том, как химическая промышленность производит все, от фармацевтических препаратов до товаров для дома. Исследователи из Гарвардского и Корнельского университетов именно это и сделали: впервые они обнаружили, как именно реактивный медно-нитреновый катализатор, который, как арахисовое масло, используемое для ослабления сцепления резинки с волосами, способствует возникновению химической реакции. - может превратить одну из этих прочных углерод-водородных связей в углерод-азотную связь, ценный строительный блок для химического синтеза. В статье, опубликованной в журнале Science, Куртис Карш, доктор философии. Студент Высшей школы искусств и наук Гарвардского университета Тед Бетли, профессор химии в Гарварде Кайл Ланкастер, доцент химии Корнельского университета, и их команда не только описывают, как реакционноспособный медь-нитрен катализатор творит свою магию, но также и то, как запаковать инструмент в бутылки, чтобы разорвать эти прочные углерод-водородные связи и производить такие продукты, как растворители, детергенты и красители, с меньшими отходами, затратами энергии и затрат. Промышленности часто создают основу для таких продуктов (аминов) посредством многоступенчатого процесса: во-первых, сырые алкановые материалы превращаются в реактивные молекулы, часто с помощью дорогостоящих, а иногда и вредных катализаторов. Затем преобразованный субстрат должен заменить химическую группу, что часто требует совершенно новой каталитической системы. Избегание этой промежуточной стадии - и вместо этого немедленное введение желаемой функции непосредственно в исходный материал - может снизить общие материалы, энергию, стоимость и потенциально даже токсичность процесса. Это то, к чему стремились Бетли и его команда: найти катализатор, который пропускал бы химические реакции. Несмотря на то, что исследователи занимались поиском точного состава реактивного медно-нитренового катализатора более полувека и даже предполагали, что медь и азот могут быть ядром химического инструмента, точное образование электронов пары оставалось неизвестным. «Электроны похожи на недвижимость, чувак. Местоположение решает все, - сказала Бетли. «Расположение электронов в молекуле тесно связано с ее реакционной способностью», - сказал Ланкастер, который вместе с Идой ДиМуччи, аспирантом в его лаборатории, помог создать инвентарь электронов в меди и азоте. Используя рентгеновскую спектроскопию, чтобы определить энергии, при которых фотоны будут поглощаться - признак отсутствия электрона - они обнаружили две различные дыры в азоте. «Этот аромат азота - в котором отсутствуют эти два электрона - был причастен к реакционной способности на протяжении десятилетий, но никто не предоставил прямых экспериментальных доказательств существования такого вида». Теперь они есть. Обычно, если атом меди связывается с азотом, оба отдают часть своих электронов, образуя ковалентную связь, в которой они поровну разделяют электроны. «В данном случае, - сказал Бетли, - это азот с двумя отверстиями на нем, поэтому в нем есть два свободных радикала, и он просто связан неподеленной парой с медью». Это связывание предотвращает улетучивание летучего нитрена и выполнение деструктивной химии со всем, что ему мешает. Когда, например, кто-то получает порез на ноге, тело выделяет активные формы кислорода, подобные этим нитреновым радикалам. Активные формы кислорода атакуют вторгшихся паразитов или инфекционных агентов, но они также могут повредить ДНК. Итак, чтобы удержать реактивный нитрен, первый автор Карш построил массивную клетку в виде лиганда. Лиганд - как органический кустарник, окружающий пару нитрена меди - сохраняет катализатор нетронутым. Сократите этот куст и введите другое вещество - например, углерод-водородную связь - и огненный нитрен начнет работать. Бетли называет катализатор ключом отмычки, инструментом, способным разблокировать связи, которые в противном случае были бы слишком прочными для использования в синтезе. «Надеюсь, мы сможем генерировать эти химические вещества, которые теперь будут настолько реактивными, что превратят самые инертные вещества, которые есть вокруг нас, в нечто, с чем мы можем играть», - сказал он. «Это было бы действительно очень мощно». Поскольку строительных блоков, таких как медь и амины, много и они дешевы, отмычка может открыть более практичные способы производства фармацевтических препаратов или товаров для дома. Когда Карш впервые создал молекулу, «он буквально переполнялся радостью», - сказал Бетли. «Я подумал:« Хорошо, успокойся »». Но результаты стали более интересными: нитрен реагирует лучше, чем ожидалось, даже несмотря на то, что «молекула не имеет права быть стабильной», а структура связи выглядела иначе, чем любая из конструкций. предложенных в течение последних шести десятилетий исследований. «Если бы мы предложили это в самом начале, я думаю, люди бы над нами посмеялись». Несмотря на то, что Бетли преследовал этот неуловимый вид - то, что Ланкастер называет «охотой на крупную дичь», - с тех пор, как он открыл свою лабораторию в 2007 году, он меньше заботится о своей победе и больше о своих сотрудниках. «Я получаю все свое удовольствие от того, что вижу, как Куртис и другие мои ученики очень воодушевляются тем, что им на самом деле удалось сделать». Карш столкнулся и с критикой, и с химическими стенами, но, тем не менее, продолжал свою охоту. «Я рада, что он такой же упрямый, как и я», - сказала Бетли. Они оба могут быть такими же упрямыми, как узы, которые они теперь могут разорвать. В Корнелле, когда Ланкастер и аспирант пятого курса ДиМуччи подтвердили результаты, он «отправил довольно красочное электронное письмо» команде Бетли. Но он тоже доверяет своим сотрудникам. ДиМуччи провел семь дней в Стэнфордском источнике синхротронного излучения, анализируя электронную структуру катализатора вместе со своей командой. «Без их новых экспериментальных возможностей, - сказал Ланкастер, - у нас действительно не было бы соотношения сигнал-шум и низкого фона, которые сделали бы идентификацию этой штуки довольно простой». Затем команда могла бы черпать вдохновение из этой новой конструкции для создания катализаторов с еще более широким охватом, например, отражением естественного способа преобразования опасного метана в метанол. «Настоящим святым Граалем было бы сказать:« Хорошо, эта связь CH там, эта конкретная связь в этой молекуле, я хочу превратить ее в связь CN или связь CO », - сказал Ланкастер.
Ученые из Бирмингемского университета разработали способ получения органических полимеров из ароматных молекул хвойных и фруктовых деревьев. Технология, разработанная для приложений трехмерной печати, может привести к новому поколению экологически безопасных материалов для использования в биомедицинских приложениях или прототипировании. Эти молекулы, называемые терпенами, содержатся в эфирных маслах самых разных растений и часто используются в ароматах, косметике и других товарах для дома. Поскольку их сложно извлечь и обработать, их часто заменяют синтетическими. Терпены также можно использовать для производства смол. Это делает их чрезвычайно интересными для химиков и инженеров, исследующих новые экологически безопасные полимеры для замены пластмасс, полученных из нефтехимии. Задача состоит в том, чтобы найти способ достаточно эффективной обработки терпенов для получения интересных материалов. Исследователи из школы химии Бирмингемского университета разработали методику извлечения молекул и превращения их в стабильные смолы. Комбинируя их с органическими соединениями на основе серы, называемыми тиолами, смолы можно активировать светом с образованием твердого материала. Их результаты опубликованы в Polymer Chemistry. Обработка терпенов таким образом делает их особенно полезными в процессе трехмерной печати, называемом стереолитографией, когда объекты складываются в несколько слоев и сливаются вместе под УФ-светом, образуя трехмерные объекты. Ведущий автор, профессор Эндрю Дав, объясняет: «Нам нужно найти устойчивые способы производства полимерных продуктов, которые не зависят от нефтехимии. Было признано, что у терпенов есть реальный потенциал в этом поиске, и наша работа является многообещающим шагом на пути к использованию этих натуральных продуктов ». Различные терпены создают разные свойства материала, и следующим шагом команды будет более полное исследование этих свойств, чтобы лучше контролировать их. Хотя ароматизаторы не являются ключевыми для свойств материала терпенов, исследователям интересно узнать, можно ли их использовать в некоторых продуктах.
