Voor het eerst hebben scheikundigen van het Twin Cities College of Science and Engineering van de Universiteit van Minnesota een zeer reactieve chemische verbinding gecreëerd die wetenschappers al meer dan 120 jaar ontgaat. De ontdekking zou kunnen leiden tot nieuwe medicijnbehandelingen, veiligere landbouwproducten en betere elektronica. Het onderzoek is gepubliceerd in Science .

Al tientallen jaren onderzoeken onderzoekers moleculen die N-heteroarenen worden genoemd. Dit zijn ringvormige chemische verbindingen die een of meer stikstofatomen bevatten. Bioactieve moleculen met een N-heteroareenkern worden op grote schaal gebruikt voor tal van medicinale toepassingen, levensreddende farmaceutische producten, pesticiden en herbiciden, en zelfs elektronica.

"Hoewel de gemiddelde persoon niet dagelijks aan heterocycli denkt, worden deze unieke stikstofhoudende moleculen op grote schaal toegepast in alle facetten van het menselijk leven", zegt Courtney Roberts, de senior auteur van de studie en een afdeling Chemie van de Universiteit van Minnesota. assistent-professor die het 3M Alumni Professorship bekleedt.

Deze moleculen zijn door veel industrieën zeer gewild, maar vormen voor scheikundigen een enorme uitdaging om te maken. Eerdere strategieën hebben zich op deze specifieke moleculen kunnen richten, maar wetenschappers zijn er niet in geslaagd een reeks van deze moleculen te creëren.

Eén reden hiervoor is dat deze moleculen extreem reactief zijn. Ze zijn zo actief dat scheikundigen computationele modellen hebben gebruikt om te voorspellen dat ze onmogelijk te maken zouden zijn. Dit zorgt al meer dan een eeuw voor uitdagingen en verhindert een oplossing om deze chemische stof te creëren.

"Wat we konden doen, was deze chemische reacties uitvoeren met gespecialiseerde apparatuur, terwijl we elementen verwijderden die vaak in onze atmosfeer voorkomen", zegt Jenna Humke, een scheikundestudent aan de Universiteit van Minnesota en hoofdauteur van het artikel. "Gelukkig hebben we aan de Universiteit van Minnesota de middelen om dat te doen. We hebben experimenten uitgevoerd onder stikstof in een handschoenenkastje met gesloten kamer, waardoor een chemisch inactieve omgeving ontstaat om monsters te testen en te verplaatsen."

Deze experimenten werden tot stand gebracht door gebruik te maken van organometaalkatalyse:de interactie tussen metalen en organische moleculen. Het onderzoek vereiste samenwerking tussen zowel organische als anorganische chemici. Dit is iets dat gebruikelijk is aan de Universiteit van Minnesota.

"We hebben deze al lang bestaande uitdaging kunnen oplossen omdat de afdeling Scheikunde van de Universiteit van Minnesota uniek is omdat we geen formele afdelingen hebben", voegde Roberts eraan toe. "Hierdoor kunnen we een team van experts op alle gebieden van de chemie samenstellen, wat een essentieel onderdeel was bij het voltooien van dit project."

Nadat de chemische verbinding in dit artikel is geïntroduceerd, zullen de volgende stappen zijn om deze breed beschikbaar te maken voor scheikundigen in meerdere vakgebieden om het creatieproces te stroomlijnen. Dit zou belangrijke problemen kunnen helpen oplossen, zoals het voorkomen van voedselschaarste en het behandelen van ziekten om levens te redden.

Meer informatie: Jenna N. Humke et al, Nikkelbinding maakt isolatie en reactiviteit van voorheen ontoegankelijke 7-aza-2,3-indolynes mogelijk, Wetenschap (2024). DOI:10.1126/science.adi1606

Journaalinformatie: Wetenschap

Aangeboden door het University of Minnesota College of Science and Engineering