Home / SCIENCE

Kamis, 24 November 2022 - 08:13 WIB

Pendekatan baru yang radikal dalam kimia sintetik


Fasilitas Akselerator Elektron Laser (LEAF) menghasilkan gelombang elektron berenergi tinggi yang intens yang memungkinkan para ilmuwan menambah atau mengurangi elektron dari molekul untuk membuat spesies yang reaktif secara kimiawi dan memantau apa yang terjadi saat reaksi berlangsung. Kredit: Laboratorium Nasional Brookhaven

Para ilmuwan di Laboratorium Nasional Brookhaven Departemen Energi AS (DOE) membantu mengukur bagaimana elektron yang tidak berpasangan dalam atom di salah satu ujung molekul dapat mendorong reaktivitas kimia di sisi molekul yang berlawanan. Seperti yang dijelaskan dalam makalah yang baru-baru ini diterbitkan di Jurnal Masyarakat Kimia Amerikakarya ini, di Universitas Princeton, menunjukkan bagaimana molekul kolaborasi yang mengandung apa yang disebut radikal bebas ini dapat digunakan dalam kelas reaksi yang benar-benar baru.

“Sebagian besar reaksi yang melibatkan radikal bebas terjadi di lokasi elektron yang tidak berpasangan,” jelas ahli kimia Lab Brookhaven, Matthew Bird, salah satu penulis korespondensi di makalah tersebut. Tim Princeton telah menjadi ahli dalam menggunakan radikal bebas untuk berbagai aplikasi sintetik, seperti daur ulang polimer. Tapi mereka bertanya-tanya apakah radikal bebas juga dapat mempengaruhi reaktivitas pada bagian lain dari molekul, dengan menarik elektron menjauh dari lokasi yang lebih jauh.

“Pengukuran kami menunjukkan bahwa radikal ini dapat memberikan efek ‘penarikan elektron’ yang kuat yang membuat bagian lain dari molekul lebih reaktif,” kata Bird.

Tim Princeton mendemonstrasikan bagaimana tarikan jarak jauh itu dapat mengatasi hambatan energi dan menyatukan molekul-molekul yang tidak reaktif, berpotensi mengarah pada pendekatan baru untuk sintesis molekul organik.

Menggabungkan kemampuan

Penelitian ini mengandalkan sumber daya gabungan dari DOE Energy Frontier Research Center (EFRC) yang dipimpin Princeton yang berfokus pada Bio-Inspired Light Escalated Chemistry (BioLEC). Kolaborasi ini menyatukan ahli kimia sintetik terkemuka dengan kelompok yang memiliki teknik spektroskopi canggih untuk mempelajari reaksi.

Robert Knowles, yang memimpin peran Princeton dalam penelitian ini, berkata, “Proyek ini adalah contoh bagaimana keahlian gabungan BioLEC memungkinkan tim untuk mengukur properti fisik penting dari spesies radikal ini, yang pada gilirannya memungkinkan kami merancang metodologi sintetik yang dihasilkan. ” “

Pendekatan baru yang radikal dalam kimia sintetik

Tim Brookhaven menggunakan radiolisis pulsa untuk membuat molekul dengan radikal bebas oksigen (O). Tarikan penarikan elektron dari O menyebabkan proton positif, H+, terlepas dari gugus OH yang berlawanan. Untuk mengukur kekuatan tarikan itu, para ilmuwan secara bertahap meningkatkan konsentrasi H+ dalam larutan (membuatnya lebih asam), sampai H+ terikat lagi pada molekul menyebabkan perubahan warna yang dapat mereka deteksi menggunakan spektroskopi. Keasaman tinggi di mana hal ini terjadi menunjukkan tarikan elektron yang sangat kuat. Kredit: Laboratorium Nasional Brookhaven

Kontribusi utama tim Brookhaven adalah teknik yang disebut radiolisis pulsa—hanya tersedia di Brookhaven dan satu lokasi lain di AS

“Kami menggunakan Laser Electron Accelerator Facility (LEAF)—bagian dari Accelerator Center for Energy Research (ACER) di Divisi Kimia Brookhaven—untuk menghasilkan pulsa elektron berenergi tinggi yang intens,” jelas Bird. Pulsa ini memungkinkan kita untuk menambah atau mengurangi elektron dari molekul untuk membuat spesi reaktif yang mungkin sulit dibuat menggunakan teknik lain, termasuk perantara reaksi berumur pendek. Dengan teknik ini, kita dapat masuk ke salah satu bagian reaksi dan memantau apa yang terjadi. .”

Untuk studi saat ini, tim menggunakan radiolisis pulsa untuk menghasilkan molekul dengan radikal yang berpusat pada oksigen, dan kemudian mengukur efek “penarikan elektron” di sisi lain molekul. Mereka mengukur tarikan elektron dengan melacak berapa banyak oksigen di sisi yang berlawanan menarik proton, ion bermuatan positif mengalir dalam larutan. Semakin kuat tarikan dari radikal, semakin asam larutannya agar proton dapat mengikat molekul, jelas Bird.

Ilmuwan Brookhaven menemukan keasaman harus tinggi untuk memungkinkan penangkapan proton, yang berarti radikal oksigen adalah kelompok penarik elektron yang sangat kuat. Itu adalah kabar baik bagi tim Princeton. Mereka kemudian mendemonstrasikan bahwa adalah mungkin untuk mengeksploitasi efek “penarikan elektron” dari radikal oksigen dengan membuat bagian molekul yang umumnya lembam menjadi lebih reaktif secara kimiawi.

“Radikal oksigen menginduksi ‘pembalikan polaritas’ sementara di dalam molekul—menyebabkan elektron yang biasanya ingin tetap berada di sisi yang jauh bergerak ke arah radikal untuk membuat sisi ‘jauh’ lebih reaktif,” jelas Bird.

Temuan ini memungkinkan reaksi substitusi baru pada bahan awal berbasis fenol untuk membuat produk fenol yang lebih kompleks.

“Ini adalah contoh yang bagus tentang bagaimana teknik radiolisis pulsa kami dapat diterapkan pada masalah sains mutakhir,” kata Bird. “Kami sangat senang menjadi tuan rumah bagi mahasiswa pascasarjana yang luar biasa, Nick Shin, dari grup Knowles untuk kolaborasi ini. Kami menantikan lebih banyak proyek kolaboratif di tahap kedua BioLEC ini dan melihat masalah baru apa yang dapat kami jelajahi menggunakan radiolisis pulsa.”

Informasi lebih lanjut:
Nick Y. Shin et al, Radikal sebagai Kelompok Penarikan Elektron Luar Biasa: Substitusi Aromatik Nukleofilik Halofenol Melalui Aktivasi Elektronik yang Diaktifkan Homolisis, Jurnal Masyarakat Kimia Amerika (2022). DOI: 10.1021/jacs.2c10296

Disediakan oleh Brookhaven National Laboratory

Kutipan: Pendekatan baru yang radikal dalam kimia sintetik (2022, 23 November) diambil 23 November 2022 dari https://phys.org/news/2022-11-radical-approach-synthetic-chemistry.html

Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.





Source link

Share :

Baca Juga

SCIENCE

Apa rencana Inggris untuk vaksin penguat Covid? | Vaksin dan imunisasi

SCIENCE

Mengapa kita berduka untuk Ratu ketika kita tidak (benar-benar) mengenalnya? | Sarah Wayland

SCIENCE

Apakah Anda menyelesaikannya? Apakah Anda lebih pintar dari pemikir remaja di Inggris? | Matematika
Bakteri menggunakan saklar genetik untuk mempertahankan kematian dengan logam

SCIENCE

Bakteri menggunakan saklar genetik untuk mempertahankan kematian dengan logam

SCIENCE

Kru film Rusia kembali ke Bumi setelah syuting film pertama di luar angkasa | ruang angkasa
Pesawat ruang angkasa DART NASA baru saja menabrak asteroid — dengan sengaja

SCIENCE

Pesawat ruang angkasa DART NASA baru saja menabrak asteroid — dengan sengaja

SCIENCE

Plantwatch: Tangkai bunga karnivora lengket yang memakan lalat buah | Sains
Misi DART NASA berhasil mendorong asteroid

SCIENCE

Misi DART NASA berhasil mendorong asteroid