Verdens stærkeste syre kan have en rolle i synteseskabende lægemidler

Published on November 16, 2004 at 3:54 AM · No Comments

Forskere ved University of California, Riverside har opdaget verdens stærkeste syre. Bemærkelsesværdigt er det også den blideste syre. Denne ikke-giftige og ikke-ætsende syre kan have en rolle i processer, såsom at forbedre kvaliteten af ​​benzin, udvikling polymerer og syntese af lægemidler.

Så hvordan kan en syre være både stærk og blid? Svaret ligger i den måde, kemikere definerer styrken af ​​en syre. Syre styrke er evnen af ​​en syre for at tilføje et brint-ion (H) til grundlæggende molekyler. På den anden side har korroderende en masse at gøre med karakteren af ​​den negativt ladede del af en syre, der altid ledsager H.

For eksempel, opløser flussyre (kemisk formel HF) glas, fordi fluor (F) del af syreangreb silicium atom i silica glas på samme tid, at H angreb en ilt atom, ifølge UC Riverside Distinguished professor i kemi, Christopher Reed en af ​​forfatterne af resultaterne.

Et andet eksempel er valget af en syre til at rense kalkaflejringer inde fra en kobber kedel, påpegede han. Den kloge boligejer vælger saltsyre ikke salpetersyre, fordi klor del af saltsyre ikke angriber kobber mens nitrat del af salpetersyre ville opløse kedlen i et rod af giftige brune dampe.

Resultaterne blev offentliggjort i oktober 11 spørgsmålet om Angewandte Chemie i et papir med titlen "Den stærkeste isolerbare Acid," co-forfattet med Reed, UCR kolleger Mark Juhasz, Stephan Hoffmann og Kee-Chan Kim, og Evgenii Stoyanov af Boreskov Institute af Katalyse i Novosibirsk, Rusland.

Den nye "stærke-endnu-blid" syrer kaldes carborane syrer. Hemmeligheden bag deres styrke er dobbelt. Vigtigst er det, den carborane del af syre er en yderst svag base (dvs. svagt alkaliske), svagere end fluorosulfate del af fluorosulfuric syre, som var den tidligere rekordindehaver for den stærkeste syre. For det andet carboranes har ekstraordinære kemiske stabilitet.

De har en icosahedral arrangement af elleve bor atomer plus ét kulstofatom, hvilket formentlig er den mest kemisk stabilt klynge af atomer i alle kemi, ifølge Reed. Det betyder, at carborane del af den syre, der ikke kan deltage i kemi korrosion og nedbrydning, at fluor og nitrat show i flussyre og salpetersyre. Som et resultat, kan carborane syrer tilføje brint-ioner til svagt grundlæggende molekyler uden at ødelægge de ofte sarte positivt ladede molekyler, der er formed.This er essensen af ​​deres stærke-endnu-blide kvaliteter, Reed tilføjet.

Eksempler på molekyler, der tilføjer en brint-ion og er stabiliseret med en carborane som den negativt ladede del af produktet, bl.a. benzen at give benzenium ion, C60 til at give "protoniserede buckyball," og alkener at give carbocations.

Ingen af ​​disse positivt ladede molekyler var blevet "sat i en flaske" ved stuetemperatur før, fordi de syrer, der anvendes tidligere ville nedbryde dem. Den kraftige-endnu-blide carborane syrer overvinde denne vanskelighed, så kemikere at tage et nærmere kig på vigtige molekyler, hvis eksistens var typisk flygtigt, Reed sagt. Syrnet molekyler er vigtige kortvarige mellemprodukter i et stort udvalg af syre-katalyserede kemiske omdannelser herunder fordøjelsen af ​​mad, benzin forbedring, polymer dannelse og syntesen af ​​lægemidler.

Hvor stærk er carborane syrer? Den stærkeste, vi er mindst en million gange stærkere end koncentreret svovlsyre (H2SO4) og hundredvis af gange stærkere end den tidligere rekordindehaver, fluorosulfuric syre (HFSO3). Koncentreret svovlsyre er allerede mere end en milliard gange (1012) stærkere end fortynde swimming pool syre eller syren i ens mave. Sure medier har eller overstiger surhedsgrad carborane syrer var blevet opnået tidligere ved at tilsætte antimon pentafluoride (SbF5) til fluorosulfuric syre, men disse blandinger er meget ætsende og har andre begrænsninger.

Syrer, der er denne stærke kaldes superacids og de reagerer med kulbrinter fra olie i en proces, der kaldes krakning af carbonhydrider. Dette er en vigtig proces for at øge oktantal på benzin. Den nye syrer kan blive meget vigtig for at forstå og forbedre denne proces, Reed sagde. I 1994 Nobelprisen i kemi blev tildelt George OLÁH på USC for hans banebrydende studier på dette område. Carborane syrer har avancerede dette område yderligere.

Der er mange andre molekyler, hvis reaktioner med traditionelle syrer er rodet og derfor ikke meget nyttig. Carborane syrer levere meget ren syre uden vildskab. Derfor bør renere syre-katalyse af reaktioner vigtig for fremstilling af lægemidler og olieprodukter være muligt. Også, der er atomer, såsom element Xenon (symbol Xe), der hidtil har modstået reaktion med syre. Reed og hans forskergruppe vil tilføje brint-ioner til Xe atomer ", fordi det aldrig har været gjort før."

Reed siger: "Vores forskning er drevet af at gøre molekyler, der aldrig har været gjort før. Carborane syrer tillader os at gøre dette. Det er den sande værdi af denne forskning. Videnskab bliver avanceret, og på samme tid, de studerende oplever spændingen ved opdagelsen som de bliver videnskabsfolk. "

Read in | English | Español | Français | Deutsch | Português | Italiano | 日本語 | 한국어 | 简体中文 | 繁體中文 | Dansk | Nederlands | Русский | Svenska | Polski