Ny indsigt i træning af højreaktive kemiske forbindelser

Meget reaktive molekyler kan ikke overleve længe i naturen. Hvis forskerne ønsker at studere dem nærmere, de skal producere dem under meget specifikke laboratorieforhold. Sammenlignet med "normale" molekyler, mange af disse små partikler har et kendetegn:De binder sig simpelthen med alt omkring sig og er derfor meget svære at dirigere.

Ledet af Dr. Jonas Warneke, forskere ved Wilhelm Ostwald Instituttet for Fysisk og Teoretisk Kemi ved Leipzig Universitet har gjort et afgørende fremskridt i undersøgelsen af ​​én type meget reaktive partikler. Baseret på deres forskning, de forstår nu disse partiklers "bindingspræferencer".

Deres forskning tjener som grundlag for målrettet brug af disse meget reaktive molekyler, for eksempel, at generere nye molekylære strukturer eller at binde farligt kemisk "affald" og på denne måde bortskaffe det. Forskerne har nu offentliggjort deres resultater i tidsskriftet Kemi - Et europæisk tidsskrift , og deres forskning blev vist på forsiden takket være den fremragende anmeldelse, de modtog.

Hvad molekyler og mennesker har til fælles

Molekyler og mennesker har faktisk meget til fælles. Der er dem, der er sløve og foretrækker at holde sig for sig selv, og der er dem, der er meget aktive og udadvendte. Og så er der dem, der er så utilfredse med deres situation, at de tilfældigt angriber alle i deres omgivelser. Hvis du ønsker at få dem til at opføre sig socialt, du skal først forstå årsagen til deres angreb. Kemikere arbejder med stærkt reaktive forbindelser på lignende måde. På grund af deres exceptionelle reaktionsevne, målrettede synteser (produktion af et specifikt molekyle) med disse forbindelser er ekstremt vanskelige. Hvis du vil have disse meget reaktive forbindelser til at reagere med et specifikt molekyle, dette mislykkes normalt, fordi de i stedet reagerer med opløsningsmidlet i deres miljø. De binder sig til alt, hvad der kommer på tværs af deres vej. "Men dette er, faktisk, den enorme mulighed, som disse forbindelser giver. De er i stand til at få selv meget ureaktive små molekyler og atomer til at reagere på måder, som ellers ikke ville have været mulige, " forklarer Warneke.

Styrende stærkt reaktive forbindelser

I flere år nu, forskere ved Wilhelm Ostwald Instituttet har undersøgt en særlig type meget reaktiv forbindelse med tolv boratomer, der kan binde selv de meget ureaktive ædelgasser. Elleve boratomer har en bindingspartner (kaldet en substituent), mens det tolvte boratom udfører angrebet. Hvordan kan vi styre disse meget reaktive forbindelser, så målrettede synteser vil være mulige i fremtiden? For at besvare dette spørgsmål, forskerne producerede disse meget reaktive forbindelser i et massespektrometers opløsningsmiddelfrie og luftløse miljø og isolerede dermed forbindelserne på en sådan måde, at der ikke var nogen forbindelser i deres miljø, som de kunne angribe.

I et andet trin, de stærkt reaktive forbindelser blev selektivt fodret med reaktionspartnere, som de angreb. Forskerne fandt ud af, at forbindelsernes "aggressivitet" ændrede sig, når substituenterne blev ændret. "Det var ikke overraskende i starten, " siger Warneke. "Men, vi fandt så ud af, at tilbøjeligheden til at angribe ikke blot blev stærkere eller svagere som følge af denne udveksling af atomer, men i stedet kom det meget an på, hvilken reaktionspartner der var til stede." Forskerne kunne påvise, at substituenterne har stor indflydelse på reaktiviteten og spore reaktionspræferencerne tilbage til en meget specifik kemisk binding, der dannes i varierende grad afhængig af reaktionen. partner.

Dette fund overraskede forskerne, fordi denne type binding i kemi er mere almindeligt fundet med metalforbindelser og ikke med de undersøgte borforbindelser, som hører til ikke-metalforbindelserne. Denne hypotese blev endelig bevist ud over enhver rimelig tvivl ved særlige eksperimentelle og teoretiske metoder udført af den tidlige karriereforskergruppe under Warneke i samarbejde med arbejdsgrupperne ledet af prof. dr. Knut Asmis og prof. dr. Ralf Tonner, begge fra Wilhelm Ostwald Instituttet. Gruppen vil fortsætte sin forskning sammen med sine partnere fra Wuppertal. De håber at kunne bruge molekyler som kulilte eller nitrogen fra luften på denne måde til målrettede synteser. Men Warneke siger, at der er lang vej endnu, før det sker.