Forskere skaber en ny kemisk forbindelse for at løse et 120 år gammelt problem

For første gang har kemikere ved University of Minnesota Twin Cities College of Science and Engineering skabt en meget reaktiv kemisk forbindelse, som har unddraget sig videnskabsmænd i mere end 120 år. Opdagelsen kan føre til nye lægemiddelbehandlinger, sikrere landbrugsprodukter og bedre elektronik. Undersøgelsen er publiceret i Science .

I årtier har forskere undersøgt molekyler kaldet N-heteroarener, som er ringformede kemiske forbindelser, der indeholder et eller flere nitrogenatomer. Bioaktive molekyler med en N-heteroaren-kerne bruges i vid udstrækning til adskillige medicinske anvendelser, livreddende lægemidler, pesticider og herbicider og endda elektronik.

"Mens den gennemsnitlige person ikke tænker på heterocykler på daglig basis, er disse unikke nitrogenholdige molekyler bredt anvendt på tværs af alle facetter af menneskelivet," sagde Courtney Roberts, seniorforfatter af undersøgelsen og en University of Minnesota Department of Chemistry adjunkt, der har 3M Alumni Professorship.

Disse molekyler er meget eftertragtede af mange industrier, men er ekstremt udfordrende for kemikere at lave. Tidligere strategier har været i stand til at målrette mod disse specifikke molekyler, men videnskabsmænd har ikke været i stand til at skabe en række af disse molekyler.

En grund til dette er, at disse molekyler er ekstremt reaktive. De er så aktive, at kemikere har brugt beregningsmodellering til at forudsige, at de skulle være umulige at lave. Dette har skabt udfordringer i mere end et århundrede og forhindret en løsning på at skabe dette kemiske stof.

"Det, vi var i stand til at gøre, var at køre disse kemiske reaktioner med specialiseret udstyr og samtidig slippe af med elementer, der almindeligvis findes i vores atmosfære," sagde Jenna Humke, en kemistuderende ved University of Minnesota og hovedforfatter på papiret. "Heldigvis har vi værktøjerne til at gøre det på University of Minnesota. Vi kørte eksperimenter under nitrogen i et lukket kammer handskerum, som skaber et kemisk inaktivt miljø til at teste og flytte prøver."

Disse eksperimenter blev udført ved at bruge organometallisk katalyse - interaktionen mellem metaller og organiske molekyler. Forskningen krævede samarbejde mellem både organiske og uorganiske kemikere. Dette er noget, der er almindeligt ved University of Minnesota.

"Vi var i stand til at løse denne langvarige udfordring, fordi University of Minnesota Department of Chemistry er unik, fordi vi ikke har formelle opdelinger," tilføjede Roberts. "Dette giver os mulighed for at sammensætte et team af eksperter inden for alle områder af kemi, hvilket var en vital komponent i gennemførelsen af ​​dette projekt."

Efter at have introduceret den kemiske forbindelse i dette papir, vil de næste trin være at gøre det bredt tilgængeligt for kemikere på tværs af flere felter for at strømline skabelsesprocessen. Dette kan hjælpe med at løse vigtige problemer som at forebygge fødevaremangel og behandle sygdomme for at redde liv.

Flere oplysninger: Jenna N. Humke et al., Nikkelbinding muliggør isolering og reaktivitet af tidligere utilgængelige 7-aza-2,3-indolyner, Science (2024). DOI:10.1126/science.adi1606

Journaloplysninger: Videnskab

Leveret af University of Minnesota College of Science and Engineering