Недостающие электроны раскрыли истинное лицо нового медного катализатора
Команда специалистов создала активный медно-нитреновый катализатор, разрывающий углерод-водородные и создающий углерод-азотные связи. Это – важный элемент для химического синтеза, особенно в фармацевтической промышленности.
Материал был разработан сотрудниками Корнелльского, Гарвардского, Стэнфордского университетов и Национальной ускорительной лаборатории SLAC, сообщает eurekalert.org. Команда описала катализатор в статье журнала Science.
«Тед Бетли из Гарварда и я были заинтересованы в легких атомах, вроде азота и кислорода, которые обычно хорошо описаны в окисленном состоянии, — сказал один из старших авторов, Кайл Ланкастер из Корнелльского университета, работавший над проектом с докторантом Идой ДиМуччи. – Оказалось, что окисляя это медное соединение, мы изымаем электроны из азота. Теряя частицы, такие атомы становятся очень реактивными. Они могут разрушить связи C-H, заменив их C-N».
Ученые давно подозревали, что нитрен – азот, лишенный 2 определенных электронов, связан с реактивностью. Но ранее им не удавалось напрямую проследить за поведением вещества. Лаборатория Ланкастера использовала рентгеновскую спектроскопию для определения участков, где отсутствуют электроны. Ученым удалось обнаружить 2 дыры.
«Наши расчеты показали, что нужно искать 2 пика, разделенных 0,6 эВ. Именно их мы обнаружили», — сказала ДиМуччи.
Гарвардская команда создала лигандную структуру для удержания реактивного нитрена. При появлении связи C-H материал высвобождается из оболочки. Процесс может привести к более дешевому эффективному производству фармацевтических продуктов, красителей и чистящих средств.
«В конце дня, обнаружив большую органическую молекулу, мы бы хотели иметь возможность массового производства, если она является потенциальным лекарством, — сказал Ланкастер. – Для этого нужно добавлять определенную функциональность, вроде связей C-O и C-N. Чем больше в арсенале инструментов для таких изменений, тем лучше».
