At lave molekyler, der glimter

Forskere ved Singapores agentur for videnskab, Teknologi og forskning (A*STAR) har udnyttet kuldioxidens kraft til at lave to symmetriske stjerneformede molekyler i et enkelt trin. Disse molekyler kan bruges til at bygge komplekse, funktionelle polymere materialer, der er nyttige til personlig pleje, belægninger og levering af lægemidler.

Kuldioxid er en billig og tilgængelig råvare, der gør den til en attraktiv kilde til potentielt nyttige molekyler. "Men omdannelse af kuldioxid er typisk ikke let, "forklarer hovedforsker Luo He-Kuan fra A*STAR's Institute of Materials Research and Engineering.

Hans team har udviklet en enkel måde at bruge kuldioxid til at lave funktionelle multicarbonatforbindelser, der kan bruges som byggesten til mere komplicerede materialer. De skabte symmetriske benzenringe med tre eller seks identiske arme omfattende carbonatgrupper, der blev afsluttet med kulstof -kulstof -triple bindinger, eller 'alkyner'. "Vi kan integrere kuldioxiden i molekylet uden behov for høje temperaturer eller højt tryk, "siger Luo.

De stjerneformede molekyler blev fremstillet i et enkelt trin. Teamet introducerede kuldioxid fra tøris til en alkohol med en alkynegruppe og benzenringe dekoreret med enten tre eller seks alkylbromidgrupper. "I begyndelsen, imidlertid, kun nogle af grenene reagerede, så vi ikke kunne få den ønskede forbindelse, "Luo forklarer.

Teamet finjusterede processen og fandt, at reaktionerne fungerede mest effektivt ved stuetemperatur; med kuldioxid ved atmosfærisk tryk; og med tilføjelse af en promotor, tetrabutylammoniumbromid, og basen, kaliumcarbonat. "Vi prøvede mange gange, og efter et par måneder, vi fik endelig [bromidgrupperne i] alle seks grene til at reagere [med alkoholen], " han siger.

Tilføjelse af promotoren til blandingen fordoblede det producerede produkt. "Det er sandsynligt, at tetrabutylammoniumkationen øger hastigheden af ​​kuldioxidindarbejdning ved at stabilisere carbonatanionen, "siger Luo.

Reaktionstiden er også afgørende. "Vi var nødt til at være tålmodige og lade reaktionen køre til afslutning for at sikre, at alle filialerne reagerede." Syntesen af ​​det trearmede og seksarmede stjerneformede molekyle tog henholdsvis to og fire dage.

Alkynerne i enden af ​​hver arm i disse molekyler skulle teoretisk være i stand til at reagere med en række forskellige molekyler for at producere en række komplekse eller funktionelle materialer. "Vi prøver i øjeblikket at bruge de seksarmede, forgrenet molekyle for at bygge mere funktionelle stjerneformede molekyler, som kan finde applikationer i personlig pleje, belægninger og levering af lægemidler, "siger Luo.