Статья команды «Синтез триплетно-нитренового комплекса на медной основе, имеющего отношение к аминированию, катализируемому медью», была опубликована в сентябре. 13 в науке.
«[Со-старший автор] Тед Бетли из Гарварда и я оба заинтересованы в случаях, когда у вас есть легкие атомы, такие как азот или кислород, которые обычно хорошо определены в степени окисления», – сказал соавтор Кайл Ланкастер, доцент химии и химическая биология в Колледже искусств и наук, который работал над проектом со своей докторской степенью.D. студентка Ида ДиМуччи.
"Мы обнаружили, что когда вы окисляете одно соединение меди, которое имеет азотную функциональность, вы вытягиваете электроны из азота. "Когда у вас есть легкие атомы, такие как азот или кислород, в которых не хватает электронов, они становятся очень реактивными", – сказал Ланкастер. "И в этом случае азот настолько реактивен, что способен разорвать связи C-H и начать образование связей C-N."
В то время как исследователи давно подозревали, что этот тип азота, у которого отсутствуют два специфических электрона – нитрен – был связан с реакционной способностью, неуловимые виды еще не были обнаружены напрямую. Среди специализаций лаборатории Ланкастера – использование рентгеновской спектроскопии для определения отсутствия электронов в соединениях, содержащих переходные металлы. Ланкастер и ДиМуччи приступили к работе по инвентаризации электронов на атомах меди и азота и смогли убрать часть атомного беспорядка и сосредоточиться на азоте, чтобы определить местонахождение двух отверстий, которые указывали, где два электрона были потеряны.
Ланкастер и ДиМуччи провели высокоуровневый вычислительный анализ, чтобы подтвердить свои выводы.
«Мы были действительно ошеломлены тем, насколько сильным было согласие между теорией, которую мы использовали, и нашими данными», – сказал ДиМуччи. "Наши расчеты показали, что если бы у нас действительно было то, что мы думали, что мы делаем, то мы будем искать два пика, разделенных нулем.6 электрон-вольт, и это именно то, что мы получили."
Команда из Гарварда сконструировала структуру лиганда, чтобы закрепить реактивный нитрен и удерживать катализатор вместе.
После введения связи C-H нитрен может ее ослабить. Этот оптимизированный процесс конверсии может привести к более дешевому и эффективному производству фармацевтических препаратов, моющих средств и красителей.
«В конце концов, когда мы находим большую волосатую органическую молекулу, мы хотели бы иметь возможность производить ее в массовом порядке, если это потенциальное лекарство», – сказал Ланкастер. "А это значит, что нужно придумать умные способы установки определенных функций, таких как связи C-O и связи C-N. Чем больше у нас в арсенале инструментов для внесения этих изменений – потому что очень сложно превратить облигацию C-H в облигацию C-N – тем лучше мы будем."
Ланкастер похвалил работу своих коллег из Гарварда, Стэнфорда и SLAC, а также потенциальное применение их совместной работы.
«У всех нас есть своя специализация, – сказал он, – и объединение спектроскопии и теории электронной структуры с синтезом – мощная комбинация, позволяющая ответить на эти химические вопросы, особенно когда у вас есть физики, которые придумывают новые изысканные инструменты, чтобы сделать нашу работу очень важной.
Полегче."
Исследование Корнелла было поддержано Национальным научным фондом и Институтом Альфреда П. Фонд Слоуна.