211service.com
Naujas būdas nutraukti itin stiprius cheminius ryšius
Esminė laboratorijos pažanga leido kambario temperatūroje ir slėgyje nutraukti du stipriausius cheminių jungčių tipus, kad būtų sukurti įprasti pramoniniai junginiai. Tai darydami Kornelio universiteto mokslininkai žengė svarbų pirmąjį žingsnį link mažiau energijos reikalaujančių procesų, skirtų azoto turinčių organinių junginių gamybai.
Azoto ir anglies jungtis yra beveik visų geriausiai parduodamų vaistų pagrindas Paulius Chirikas , Kornelio chemijos profesorius. Azoto ir anglies jungčių yra nailone, trąšose, insekticiduose ir visuose baltymuose. Tačiau norint sujungti anglį ir azotą, paprastai reikia daug energijos, nes chemikai kaip azoto šaltinį naudoja amoniaką. Chirik sukūrė naują reakciją, kurios metu šioms jungtims sudaryti naudojamas anglies monoksidas ir molekulinis azotas. Tokia reakcija taip pat paprastai reikalauja daug energijos. Šis darbas aprašytas šią savaitę žurnale Gamtos chemija .
Natūralioje formoje molekulinis azotas, sudarytas iš dviejų azoto atomų, sujungtų triguba jungtimi, yra viena iš stabiliausių egzistuojančių molekulių. Ji neturi neigiamų ar teigiamų galų, todėl labai sunku priversti jį reaguoti, sako Chirikas. Kiti chemikai stengiasi imituoti biologinius fermentus, fiksuojančius molekulinį azotą, kad susidarytų amoniakas, kuris galėtų būti naudojamas kaip organinių cheminių medžiagų žaliava. Chiriko laboratorija, priešingai, kuria azoto jungties nutraukimo reakciją ne amoniako, o tiesiogiai organinių azoto junginių susidarymui.
Kornelio reakcijos, kurios metu azoto jungtims nutraukti reikia dviem etapais, raktas yra kompleksas, kuriame yra metalo hafnis. Pirmajame etape du metalų kompleksai supa kiekvieną azoto molekulę, įtraukdami ją į narvą. Hafnio kompleksai reaguoja su azotu, nutraukdami dvi jungtis ir sukurdami tarpinę molekulę. Tada į mišinį pridedama anglies monoksido. Anglies monoksidas taip pat yra labai stabilus junginys ir nereaguotų su molekuliniu azotu. Tačiau anglies monoksidas reaguos su azoto-hafnio tarpiniu junginiu, suardydamas galutinį azoto ryšį ir sudarys organinę molekulę, vadinamą oksamidu, kuri išsiskiria iš hafnio komplekso pridedant rūgšties.
Žmonės, gaminantys organinius azoto junginius, šiandien pirmiausia turi pasigaminti amoniaką, sako Christopheris Cumminsas, MIT chemijos profesorius. Pasak jo, gražus dalykas, susijęs su nauja Kornelio technika, yra tai, kad jie vysto reakcijas, kuriomis azotas tiesiogiai paverčiamas organiniu azotu. Cumminsas atkreipia dėmesį į tai, kad vienintelė įmonė, kuri tai daro pramoniniu būdu, American Cyanamid, naudojo Niagaros krioklio pagamintą hidroelektrą, kad sukurtų pakankamai galingą elektros lanką, kad sukeltų reakciją.
Kornelio chemija dar nėra paruošta pramoniniam naudojimui. Iki šiol jų sukurta reakcija nėra katalizinė, todėl nėra praktiška. Hafnio kompleksas leidžia reakcijai vykti aplinkos sąlygomis, tačiau reakcijos metu jis sunaudojamas. Chirikas dirba, kaip nuimti gabalus nuo metalo, kad jį būtų galima panaudoti pakartotinai. Kornelio tyrėjai taip pat bando nustatyti, kokia bendra reakcija. Jie naudojo jį trąšoms gaminti; Tolesnis darbas parodys, ar tokio tipo reakcija veiks daugeliui organinių azoto junginių. Chirikas sako, kad taip pat bando nustatyti, ar kiti metalai gali būti naudojami reakcijai paspartinti. Hafnis yra veiksmingas, bet retas.
Tai yra langas į kažką ateičiai, sako Cummins. Pagrindinės paprastų molekulių, tokių kaip azotas ir anglies monoksidas, reakcijos chemija vis dar atskleidžiama.