Инертный азот заставили реагировать с самим собой
Немецкие специалисты сообщили о новой реакции, заставляющей молекулы атмосферного азота N2 реагировать друг с другом, формируя цепи N4.
Ученые из Вюрцбургского университета им. Юлиуса и Максимилиана (JMU) и Франкфуртского университета Гёте заставили содержащие бор молекулы напрямую соединять N2 в N4, сообщает eurekalert.org. Это – первый случай, когда цепь была получена без синтеза аммиака – в обход процесса Хабера-Боша. Метод открывает путь к прямому генерированию длинных азотных цепей.
Результаты исследования представлены в журнале Science.
Из азота состоит около 78% воздуха. Элемент присутствует в атмосфере в виде стабильной молекулы N2. Только в агрессивных условиях они ненадолго могут сформировать ионы N4. Природа использует инертные структуры для производства аммиака, служащего источником азота для всей пищевой цепи. Люди имитировали этот процесс в реакции Хабера-Боша. С его помощью получают фармацевтическое сырье, красители, горючее и другие химикаты. Но реакция требует большого количества энергии. Разработка немецких специалистов предлагает альтернативный подход к синтезу азотных цепочек.
Реакция протекает при сравнительно мягких условиях: -30°С и 4 атмосферах. Ей также не требуется катализатор из металлов переходного ряда. Такие вещества используются почти во всех биологических и промышленных реакциях с азотом.
«Это открывает путь к химическим процессам, синтезирующим абсолютно новые цепочки молекул, — сказал профессор Хольгер Брауншвейг из JMU. – Также впервые удалось легко изготовить азотные цепочки, содержащие специфический тип изотопа, 15N».
Исследование основано на экспериментах доктора Марка-Андре Легарэ и докторанта Максимилиана Ранга из JMU. За теоретическую часть отвечали докторант Джулия Швейцер и профессор Макс Хольтхаузен из Университета Гёте. Они определили химические связи 4 атомов азота.
«С помощью компьютерных симуляций мы поняли неожиданно сложные условия соединения молекул. Это позволило предсказать будущую стабильность азотных цепочек и поддержать наших партнеров в дальнейшем развитии открытия», — сказал Хольтхаузен.
На следующих этапах ученые хотят внедрить новые структуры в органические молекулы, используемые в медицине и фармацевтике. В частности, они сосредоточатся на производстве аналогов 15N.
