Fier, sulf și lumină violet pentru reacții chimice mai ecologice
Cercetătorii de la Universitatea Rice au dezvoltat o metodă nouă de cataliză a reacțiilor chimice care permit formarea legăturilor carbon-carbon, folosind fier, sulf și lumină violet. Procedeul, publicat în revista Nature Catalysis, ar putea înlocui metalele rare costisitoare utilizate în mod tradițional în sinteza organică.
Echipa condusă de Julian West, profesor asistent de chimie și autor corespondent al studiului, a reușit să atașeze fragmente de carbon la legăturile duble carbon-carbon din alchene. Această reacție, cunoscută sub numele de hidroalchilare, este esențială pentru construirea moleculelor organice utile, inclusiv a medicamentelor.
Până acum, metoda cu fier, sulf și lumină violet funcționa doar pentru elemente foarte reactive precum fluorul, care atrage electronii comuni către sine. Carbonul, însă, este un element care partajează electronii în mod echilibrat, ceea ce îl face stabil și greu de manipulat în astfel de reacții. Pentru a rezolva această problemă, cercetătorii au folosit doi acizi carboxilici, clasa de compuși din care face parte și oțetul, pentru a induce temporar o atracție a electronilor către carbon.
„Ne-am dat seama că nu putem manipula carbonii atunci când aceștia împart electronii în mod echilibrat”, a declarat Shih-Chieh Kao, absolvent al programului de doctorat la Rice și co-prim autor al studiului. „Dar apoi ne-am gândit: ce ar fi dacă am putea, doar temporar, să facem un carbon să se comporte ca fluorul? Atunci l-am putea manipula.”
Prin modificarea ușoară a culorii luminii și folosind reactivi ieftini și disponibili pe scară largă, echipa a reușit să atașeze carbonul la legătura dublă carbon-carbon dorită. Procesul generează doar o cantitate mică de dioxid de carbon ca deșeu, ușor de gestionat în siguranță.
„Acidul carboxilic este foarte ieftin de utilizat”, a spus Kang-Jie Bian, student la doctorat și co-prim autor al studiului. „După ce reacția se încheie, îl putem spăla, iar carbonul revine la starea sa normală.”
Metoda tradițională de formare a legăturilor carbon-carbon implică utilizarea metalelor rare precum paladiul, o abordare costisitoare atât din punct de vedere financiar, cât și al impactului asupra mediului. Noua tehnologie dezvoltată la Rice oferă o alternativă mai ieftină, mai rapidă și mai prietenoasă cu mediul.
„Carbonul este elementul de bază al chimiei organice”, a declarat West. „Această metodă ne permite să construim o moleculă organică ieftin, ușor și flexibil. De asemenea, deschide calea pentru dezvoltarea și testarea unor molecule complet noi, care ar putea fi cheia descoperirii medicamentelor de mâine.”
