Team opdager lysdrevne katalysatorer, der danner olefiner til medicin, landbrugskemisk fremstilling

Inspireret af lysfølende bakterier, der trives nær varme oceaniske ventilationsåbninger, syntetiske kemikere ved Rice University har fundet en mild metode til at gøre værdifulde kulbrinter kendt som olefiner, eller alkener.

Ligesom bakterierne, forskerne bruger vitamin B12, eliminering af hårde kemikalier, der typisk er nødvendige for at gøre forstadiemolekyler vigtige for fremstilling af lægemidler og landbrugskemikalier.

Open-access-arbejdet af Julian West, en adjunkt i kemi, og hans kolleger optræder i Royal Society of Chemistry journal Kemisk videnskab .

"Helt sikkert, disse olefiner, eller alkener, er de mest nyttige funktionelle grupper i et molekyle, sagde West, en adjunkt i kemi udpegede for nylig en af ​​Forbes Magazines 30 Under 30 stigende stjerner inden for videnskab. "En funktionel gruppe er som fodfæste i klatring:Den lader dig nå, hvor du vil hen, hvad du vil lave.

"Vi har haft metoder til at lave olefiner i lang tid, men mange af disse klassiske metoder - slutningen af ​​det 19. eller begyndelsen af ​​det 20. århundrede - bruger utroligt stærke baser, ting, der ville brænde dig og helt sikkert ville brænde dit molekyle, hvis det havde noget følsomt på det, "sagde han." Det andet spørgsmål er, at sådanne barske forhold muligvis kan gøre denne olefin, men du kan gøre det på det forkerte sted. "

En mild proces, der gør det muligt for kemikere at vælge olefinens funktionelle form, har været et mål i årtier. Risprocessen hentede sin inspiration fra laboratorier, der opdagede metalkatalysatorer for at forbedre processen og andre, der studerede thermus thermophilus, lysfølsomme bakterier, der trives nær termiske ventilationsåbninger under vandet.

"De har en masse usædvanlige enzymer, "Vest sagde." En af dem kaldes carH, en fotoreceptor som en bakteriel nethinde, der udviklede sig på en parallel evolutionær vej til det, der førte til vores øjne. "

CarH indeholder vitamin B12 og kobolt, der reagerer med lys og fremkalder dannelsen af ​​en alken, som igen gør organismen opmærksom på lysets tilstedeværelse. "I stedet for at have brug for varme og stærke baser, den har kun brug for lysenergi, " han sagde.

West sagde, at alkenen "bare er et biprodukt til bakterierne. Det er ligeglad. Men vi troede, at vi kunne tage denne fingerpeg fra naturen."

Rice -teamet brugte B12 og kobolten, det indeholder med natriumbicarbonat (også bagepulver) som en mild base til at lave olefinerne under blåt lys ved stuetemperatur.

Et overraskende aspekt af forskningen var udseendet af fjerneliminering, hvorved de var i stand til at placere hydrogenatomer for at lette yderligere reaktioner. Det kan føre til totrinsprocesser for specifikke produkter.

"I bund og grund, vi fandt ud af, at vi kunne lave olefiner og ikke bare isolere dem, "Vest sagde." I samme kolbe på samme tid, vi kan få en anden reaktion og gøre dem til noget andet. Dette kan være en plug-and-play-metode, hvor vi kan begynde at sub i forskellige molekyler. "

Han sagde, at teamet arbejder på variationer, der kan skaleres op til industriel produktion af polypropylen og anden plast baseret på olefiner. "B12 er lidt for kompliceret til syntese af råvarer, "West sagde." Men det er fantastisk til fine kemikalier, og vi kan købe det fra et hvilket som helst antal leverandører. "