Geïnspireerd door lichtgevoelige bacteriën die gedijen in de buurt van hete oceanische ventilatieopeningen, synthetische chemici van Rice University hebben een milde methode gevonden om waardevolle koolwaterstoffen te maken die bekend staan ​​als olefinen, of alkenen.

Net als de bacteriën, de onderzoekers gebruiken vitamine B12, het elimineren van agressieve chemicaliën die doorgaans nodig zijn om precursormoleculen essentieel te maken voor de productie van medicijnen en landbouwchemicaliën.

Het open access werk van Julian West, een assistent-professor scheikunde, en zijn collega's verschijnen in het tijdschrift Royal Society of Chemistry Chemische Wetenschappen .

"Bediscussieerbaar, deze olefinen, of alkenen, zijn de meest bruikbare functionele groepen in een molecuul, " zei West, een assistent-professor scheikunde onlangs uitgeroepen tot een van Forbes Magazine's 30 Under 30 rijzende sterren in de wetenschap. "Een functionele groep is als een houvast in klimmen:het laat je komen waar je heen wilt, wat je wilt maken.

"We hebben al heel lang methoden om olefinen te maken, maar veel van deze klassieke methoden - eind 19e of begin 20e eeuw - gebruiken ongelooflijk sterke basen, dingen die je zouden verbranden en zeker je molecuul zouden verbranden als er iets gevoeligs op zat, " zei hij. "Het andere probleem is dat zulke zware omstandigheden in staat zouden kunnen zijn om dit olefine te maken, maar je zou het op de verkeerde plaats kunnen maken."

Een mild proces waarmee chemici de functionele vorm van de olefine kunnen selecteren, is al decennia een doel. Het Rice-proces is geïnspireerd op laboratoria die metaalkatalysatoren ontdekten om het proces te verbeteren en andere die thermus thermophilus bestudeerden, lichtgevoelige bacteriën die gedijen in de buurt van thermische ventilatieopeningen onder water.

"Ze hebben veel ongewone enzymen, " zei West. "Een van hen heet carH, een fotoreceptor zoals een bacterieel netvlies dat zich ontwikkelde op een parallel evolutionair pad naar wat leidde tot onze ogen."

CarH bevat vitamine B12 en kobalt dat reageert met licht en leidt tot de vorming van een alkeen, die op zijn beurt het organisme waarschuwt voor de aanwezigheid van licht. "In plaats van warmte en sterke basen nodig te hebben, het heeft alleen lichtenergie nodig, " hij zei.

West zei dat het alkeen "slechts een bijproduct is voor de bacteriën. Het maakt niet uit. Maar we dachten dat we dit signaal van de natuur konden overnemen."

Het Rice-team gebruikte B12 en het kobalt dat het bevat met natriumbicarbonaat (ook bekend als bakpoeder) als milde basis om de olefinen te maken onder blauw licht bij kamertemperatuur.

Een verrassend aspect van het onderzoek was het verschijnen van eliminatie op afstand, waarmee ze waterstofatomen konden positioneren om verdere reacties te vergemakkelijken. Dat zou kunnen leiden tot processen in twee stappen voor specifieke producten.

"In principe, we ontdekten dat we olefinen konden maken en niet alleen isoleren, ' zei West. 'Tegelijkertijd in dezelfde fles, we kunnen een tweede reactie hebben en ze in iets anders veranderen. Dit zou een plug-and-play-methode kunnen zijn waarbij we verschillende moleculen kunnen indelen."

Hij zei dat het team werkt aan variaties die kunnen worden opgeschaald voor de industriële productie van polypropyleen en andere kunststoffen op basis van olefinen. "B12 is een beetje te ingewikkeld voor synthese op goederenschaal, " zei West. "Maar het is geweldig voor fijne chemicaliën, en we kunnen het van een willekeurig aantal leveranciers kopen."