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对训练高反应性化合物的新见解

高活性分子在自然界中不能长期存活。如果研究人员想要更仔细地研究它们,他们必须在非常特定的实验室条件下生产它们。与“正常”分子相比,这些微小粒子中有许多具有显着特征:它们只是与周围的一切结合,因此很难定向。

在 Jonas Warneke 博士的带领下,莱比锡大学威廉奥斯特瓦尔德物理与理论化学研究所的研究人员在研究一种高反应性粒子方面取得了决定性进展。根据他们的研究,他们现在了解了这些粒子的“结合偏好”。

他们的研究是有针对性地使用这些高反应性分子的基础,例如,产生新的分子结构或结合危险的化学“废物”并以这种方式处理它。研究人员现已在《化学—欧洲期刊》杂志上发表了他们的研究结果,由于收到了出色的评论,他们的研究成果登上了封面。

分子和人有什么共同点

分子和人实际上有很多共同点。有些人昏昏欲睡,喜欢独处,有些人非常活跃和外向。还有一些对自己的处境非常不满意的人,他们会随意攻击周围的每个人。如果你想让他们以社交方式表现,你必须首先了解他们攻击的原因。化学家使用高活性化合物以类似的方式。鉴于其特殊的反应性,使用这些化合物进行靶向合成(生产特定分子)极其困难。如果您希望这些高活性化合物与特定分子发生反应,这通常会失败,因为它们与环境中的溶剂发生反应。他们与遇到的一切事物结合在一起。“但这实际上是这些化合物提供的巨大机会。它们甚至能够诱导非常不活泼的小分子和原子以其他方式不可能发生的反应,”Warneke 解释道。

引导高反应性化合物

几年来,Wilhelm Ostwald 研究所的研究人员一直在研究一种特殊类型的高反应性化合物,它含有十二个硼原子,甚至可以结合非常不活泼的惰性气体。十一个硼原子有一个结合配偶体(称为取代基),而第十二个硼原子进行攻击。我们如何引导这些高反应性化合物,以便将来有可能进行靶向合成?为了回答这个问题,研究人员在质谱仪的无溶剂和无空气环境中生产了这些高反应性化合物,从而以这样一种方式分离了这些化合物,即环境中没有化合物可供它们攻击。

在第二步中,高反应性化合物被选择性地供给它们攻击的反应伙伴。研究人员发现,当取代基发生变化时,化合物的“攻击性”会发生变化。“起初这并不奇怪,”Warneke 说。“然而,我们随后发现,攻击的倾向并不仅仅因为这种原子交换而变得更强或更弱,而是在很大程度上取决于存在哪个反应伙伴。” 研究人员能够证明取代基对反应性有很大影响,并将反应偏好追溯到非常特定的化学键,该化学键根据反应伙伴的不同而不同程度地形成。

这一发现令研究人员感到惊讶,因为在化学中,这种类型的键更常见于金属化合物,而不是所研究的硼化合物,后者属于非金属化合物。Warneke 领导的早期职业研究小组与来自威廉大学的 Knut Asmis 教授和 Ralf Tonner 教授领导的工作组合作,通过特殊的实验和理论方法,最终证明了这一假设无可置疑。奥斯特瓦尔德研究所。该小组将与伍珀塔尔的合作伙伴一起继续研究。他们希望能够以这种方式利用空气中的一氧化碳或氮等分子进行有针对性的合成。但 Warneke 表示,在这之前还有很长的路要走。

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