Kimyasalların Nasıl Üretildiğini Yeniden Yapılandırmak

{h1}

Yeni nesil ilaçları, ileri teknoloji materyalleri ve diğer organik kimyasalları inşa etmek için araştırmacılar, daha az atık ve daha fazla hız ile, parça parça parça, molekül inşa etmek için tamamen yeni yollar geliştiriyorlar.

Charlie Heck, ABD Ulusal Bilim Vakfı'nda (NSF) bir multimedya haber editörüdür. NSF Bilim Nation serisinin bir parçası olan bu makalenin, WordsSideKick.com’a katkıda bulundu. Uzman Sesler: Op-Ed & Insights.

Karbon ve hidrojen, yaşamın yapı taşlarıdır. Bu gezegendeki her canlı şey - her bitki, her hayvan - çoğunlukla bu temel unsurlardan oluşur.

NSF Seçici C-H İşlevselleştirme Merkezi (CCHF) ile araştırmacılar, sonunda farmasötikler, yeni malzemeler için yapı taşları ve diğer yararlı moleküller olacak bileşiklerin işlenmesi için etkili yöntemler geliştiriyorlar.

NSF Seçici C-H İşlevselleştirme Merkezi (CCHF) ile araştırmacılar, sonunda farmasötikler, yeni malzemeler için yapı taşları ve diğer yararlı moleküller olacak bileşiklerin işlenmesi için etkili yöntemler geliştiriyorlar.

Kredi: Joe Boris, Boris Fotoğrafçılığı A.Ş.

NSF'nin desteğiyle, organik kimyacı Huw Davies ve Emory Üniversitesi'ndeki meslektaşları, Seçici C-H İşlevselleştirme Merkezi'ni (CCHF) oluşturmak için araştırma fakültesi ve Amerika Birleşik Devletleri ve dünyanın dört bir yanındaki üniversitelerden öğrenciler de dahil olmak üzere tüm yıldızları bir araya getirdi. Amaç basit: Kimyasalların nasıl yapıldığını yeniden şekillendirin.

CCHF, organik moleküllerdeki inert karbon-hidrojen bağlarını kimyasal olarak aktif merkezlere dönüştürmek için yeni yollar geliştirecek ve yeni moleküler parçaları tamamen yeni işlevlerle birleştirecektir. Bu amaca ulaşmak için araştırma ekibi, molekülleri manipüle etmek ve kimyacıların yeni yaklaşımları nasıl kullandığını yönlendirecek karmaşık modelleri geliştirmek için yeni, seçici, katalizörlerin nasıl üretileceğini keşfediyor. Son olarak, araştırma yeni farmasötiklere, materyalleri hazırlamaya yönelik yeni tekniklere ve doğal dünyayı daha akıcı ve çevresel olarak sürdürülebilir bir şekilde yeni bir anlayışa götürecektir.

Aşağıda, Davies araştırma ve merkez için bir bağlam ile bir Q + A sağlar.

NSF: Organik kimya çoğu insanın aşina olduğu genel kimyadan nasıl farklıdır?

Huw Davies: Organik kimyanın ne zaman konuştuğunu düşündüğünüz ilk şey, tüm gıda ve kozmetik ürünlerinin üzerine serpilen "organik" etikettir. Bu organik kimya değildir. Organik ismi, 100 yıldan uzun bir zaman önce, hem hayvanlar hem de bitkiler olmak üzere canlı varlıkların kimyasına bakıldığında yapılan araştırmalara dayanmaktadır. Bilim adamları bu süreçleri daha iyi anlamaya geldikçe, bu alanın kapsamı genişledi. Günümüzde organik kimya, öncelikle karbon ve hidrojen elementlerine dayanan, fakat aynı zamanda oksijen, azot, sülfür, fosfor, sodyum ve potasyum içeren bileşiklerle uğraşmaktadır. Elementlerin bu küçük alt kümesi, Periyodik Tablonun bir kısmı, diğer birkaçının serpilmesiyle birlikte, modern bilimin çoğunu desteklemektedir - biyolojik süreçleri, farmasötik ajanları, büyük ekranlarda ekranları sağlayan ince filmleri gösteren moleküler problar monitörler ve akıllı telefonlar.

NSF: Organik moleküller nasıl oluşturulur?

H.D.: Hidrokarbonlar, en basit organik molekül sınıflarından birini temsil eder. Bu moleküllerde, her bir karbon atomu diğer karbon veya hidrojen atomlarına dört bağ oluşturur. (Bir bağ iki atom arasındaki elektronların paylaşımını temsil eder, etkili bir şekilde bir molekülü oluşturmak için atomları bir arada tutan "tutkal"). Bir "fonksiyonel grup", bir veya daha fazla hidrojen atomunu farklı bir atom veya atom grubuyla değiştirir. oksijen, azot veya sülfür gibi. Bazı yaygın fonksiyonel gruplar alkolleri, aminleri ve asitleri içerir [ve bunlar spesifik bir işlevi yerine getirir]. Karbon ve hidrojen atomlarıyla karşılaştırıldığında, bu fonksiyonel gruplar çok daha reaktiftir, yani aynı molekülden veya başka bir molekülden elektronları bağışlayabilir veya kabul edebilir, yeni bağların oluşması ve / veya kırılmasıyla sonuçlanabilir. Fonksiyonel gruplar arasındaki bu reaksiyonlar, farmasötik veya malzeme bilimlerinde ihtiyaç duyulan büyük kompleks molekülleri oluşturmak için küçük ve basit molekülleri bir araya getirmek için kullanılır.

Son 20 yılda kimyadaki en büyük sürücülerden biri, daha temiz, daha etkili ve daha verimli kimya teknikleri geliştirmektir. C-H işlevselliği kimyasalların yaratılma şeklini değiştirebilir. Yeni katalizörler, toksik yan ürünleri büyük ölçüde azaltarak kimyasal üretimi hızlandıracak.

Son 20 yılda kimyadaki en büyük sürücülerden biri, daha temiz, daha etkili ve daha verimli kimya teknikleri geliştirmektir. C-H işlevselliği kimyasalların yaratılma şeklini değiştirebilir. Yeni katalizörler, toksik yan ürünleri büyük ölçüde azaltarak kimyasal üretimi hızlandıracak.

Kredi: Joe Boris, Boris Fotoğrafçılığı A.Ş.

NSF: C-H işlevselliğinin alanı nedir ve sahip olabileceği etkilerden bazıları nelerdir?

H.D.: C-H işlevselliği tamamen organik kimyanın geleneksel mantığını değiştirir. İşlevsel gruplar üzerindeki güveni ortadan kaldıran organik molekülleri bir araya getirmenin yeni bir yolunu anlatıyor. Geleneksel olarak iki molekül arasında yeni bir bağ kurmak için, yeni bağlar iki fonksiyonel grup arasında oluşur. Bu grupların biri veya her ikisi, bu süreçte kimyasal tepkimelerde atık ürünler üreten şeydir. C-H fonksiyonelleşmesinde, yeni bağ basit, her yerde bulunan C-H bağları arasında oluşabilir. Bunun birtakım önemli avantajları vardır; önemli ölçüde daha az atık üretilir, reaksiyonun gerçekleşmesinden önce fonksiyonel grupların yapılması gerekmez ve yeni molekülleri bir araya getirme için yeni, önceden erişilemeyen yöntemler artık mümkün olabilir.

Topikal bir uzman - araştırmacı, iş lideri, yazar veya yenilikçi - iseniz ve bir op-ed parçasına katkıda bulunmak istiyorsanız, bize buradan e-posta gönderin.

Topikal bir uzman - araştırmacı, iş lideri, yazar veya yenilikçi - iseniz ve bir op-ed parçasına katkıda bulunmak istiyorsanız, bize buradan e-posta gönderin.

NSF: Bu yeni araştırmanın ortadan kaldırabileceği uzun süredir devam eden laboratuvar yöntemleri nelerdir?

H.D.: C-H Fonksiyonalizasyon, organik kimyayı geniş çapta etkileme potansiyeline sahiptir.Özellikle etkili bir örnek, bir metal kullanılarak iki benzen türevinin bir araya getirilmesiyle "çapraz-bağlanma" olarak adlandırılan bir kimyasal teknolojidir. Örneğin, paladyum veya bakır gibi bir metalin kullanılması, halojen fonksiyonel gruplarını içeren iki benzen türevinin birleştirilmesini hızlandırabilir. Bu teknolojinin mucitleri 2010 yılında Nobel ödülüne layık görülmüş ve ilaç dünyası üzerinde büyük bir etkisi olmuştur. İki benzen türevini verimli bir şekilde birleştirmek için bir usül tekniğinin keşfi, bir çok yeni ilacın gelişimini hızlandırdı; Bu çalışmanın öncesinde, bu iki molekülün bir araya gelmesi, sert reaksiyon koşullarına, 100 oC'nin üzerindeki sıcaklıklara ve uzatılmış reaksiyon sürelerine gereksinim duydu ve bu da endüstriyel uygulamalar için uygun olmadı. C-H fonksiyonelleştirmesi, çapraz bağlanma ile aynı dönüşümü, akıcı bir şekilde, daha az atık üreten ve daha az tehlikeli reaktifler gerektiren bir şekilde gerçekleştirebilir.

Bu, C-H işlevselliğinin devrim yapma potansiyeline sahip olduğu birçok dönüşümden sadece biridir. Kavramsal olarak, C-H fonksiyonelleştirmesi, fonksiyonel grupların reaktif doğası kullanılarak halihazırda yapılan tüm reaksiyonları gerçekleştirme potansiyeline sahiptir, fakat reaksiyon ortağı olarak C-H bağları kullanmaktadır. Temel olarak tüm organik yapı iskelelerine aerodinamik ve çevresel açıdan sürdürülebilir bir şekilde erişim sağlar.

NSF: Bu araştırma kimya dünyasında daha temiz, daha sürdürülebilir inisiyatiflere nasıl yol açabilir?

H.D.: C-H işlevselliğini mümkün kılan temel kavram, seçici bir katalizdir. Bir katalizör, onu hızlandıran, ancak dönüşümde tüketilmeyen bir reaksiyona eklenen ve böylece aynı dönüşümü birçok kez gerçekleştirmek için devam eden bir malzemedir. Katalizörler son derece sürdürülebilir olabilir çünkü daha az tehlikeli atık ürünleri oluşturabilirler ve yok olmadıkları için çok küçük miktarlarda kullanılabilirler. Merkezimiz 1 milyon ciro yapabilen bir katalizör geliştirdi, bu da her 1 milyon yeni molekül için, katalizörün sadece 1 molekülüne ihtiyaç duyulduğu anlamına geliyor.

NSF: Bu araştırmanın tarımsal etkileri nelerdir?

H.D.: Bitki büyümesini veya kontrol zararlılarını modüle etmek için kullanılan tarım kimyasallarının çoğu organik moleküllerdir. C-H fonksiyonelleşmesinin gelişimi, sadece bu tür bileşiklerin sentezini hızlandırma potansiyeline sahip değildir, aynı zamanda şu anda bilimsel olarak veya ticari olarak erişilemeyen bu kontrol seviyelerini sunan yeni ajanlara etkili yollar ortaya çıkarmaktadır.

Her organik kimyasal, karbon ve hidrojenden yapılmış bir iskelet veya çerçeve ile başlar. Geleneksel olarak, kimyagerler bu karbon-hidrojen veya C-H bağlarının kimyasal olarak inaktif olduğunu düşünmüşlerdir. Yeni kombinasyonların oluştuğu molekülün kimyasal olarak reaktif kısımlarına fonksiyonel gruplar denir. Yeni araştırma, C-H bağlarını, işlevsel gruplar üzerindeki güveni ortadan kaldırarak, canlı ve verimli reaksiyon ortakları haline getirecektir.

Her organik kimyasal, karbon ve hidrojenden yapılmış bir iskelet veya çerçeve ile başlar. Geleneksel olarak, kimyagerler bu karbon-hidrojen veya C-H bağlarının kimyasal olarak inaktif olduğunu düşünmüşlerdir. Yeni kombinasyonların oluştuğu molekülün kimyasal olarak reaktif kısımlarına fonksiyonel gruplar denir. Yeni araştırma, C-H bağlarını, işlevsel gruplar üzerindeki güveni ortadan kaldırarak, canlı ve verimli reaksiyon ortakları haline getirecektir.

Kredi: Ulusal Bilim Vakfı

NSF: Merkez, neden bu kadar geniş bir alan yelpazesinden bir bireyler takımına ihtiyaç duyuyor?

H.D.: C-H fonksiyonelleşmesini organik kimya ana akımına getirmenin getirdiği zorluklar, tek bir araştırmacının kapasitesinin ötesinde. Merkez, 23 fakülte üyesi ve 75 'den fazla yüksek lisans öğrencisi olmak üzere 15 akademik kurumu birbirine bağlamaktadır. Alan liderlerini sentetik organik kimya, inorganik kimya, teorik kimya, fiziksel organik kimya, ilaç bilimleri, malzeme bilimleri ve kimya mühendisliği gibi kimyasal bilimlerden bir araya getiriyoruz. Çalışmamız ancak bu tür bir işbirliği ağına sahip olduğunuzda mümkün olan bir anlayış ve ayrıntı seviyesi sağlar.

NSF: Araştırmanızdaki sonraki adımlar neler?

H.D.: CCHF'nin nihai hedefi, C-H işlevselliğini organik kimyanın ana akımına getirmektir. Bu da bilimsel topluluktaki akranların bu teknolojiyi kullanmasına, bunu farmasötik maddelerin sentezine uygulayarak, bunları sentezleyen materyaller kullanarak gerçekleştirmektir. Bu, öncü katalizör tasarımı, yeni dönüşümlerin geliştirilmesi ve bu kimyanın derin bir anlayışı ile sağlanacaktır.

Facebook, Twitter ve Google + 'da Uzman Sesler konularını ve tartışmaları takip edin ve tartışmanın bir parçası olun. İfade edilen görüşler yazarın görüşleridir ve yayıncının görüşlerini yansıtmaz. Makalenin bu sürümü ilk olarak Canlı Bilim'de yayınlandı.


Video Takviyesi: Mane'n Tail Deep Moisturizing Derinlemesine Nemlendirici Şampuan.




Araştırma


2011: Doğal Afetler Yılı (Infographic)
2011: Doğal Afetler Yılı (Infographic)

Başkan Obama, Bugün Iklim Değişikliği Planını Açıklayacak
Başkan Obama, Bugün Iklim Değişikliği Planını Açıklayacak

Bilim Haberleri


Isa Ne Zaman Doğdu?
Isa Ne Zaman Doğdu?

'X-Ray Vision' Teknik, Duvarlardan 'Görmek' Için Radyo Dalgalarını Kullanıyor
'X-Ray Vision' Teknik, Duvarlardan 'Görmek' Için Radyo Dalgalarını Kullanıyor

Büyük Kar Fırtınası Seattle Ve Kuzeybatı Hedefler
Büyük Kar Fırtınası Seattle Ve Kuzeybatı Hedefler

Düğününde Birisi Nesneler Ne?
Düğününde Birisi Nesneler Ne?

Şükran Ve Mutluluk Arasında Bir Bağlantı Var Mı?
Şükran Ve Mutluluk Arasında Bir Bağlantı Var Mı?


TR.WordsSideKick.com
Her Hakkı Saklıdır!
Herhangi Bir Malzemenin Çoğaltılabilir Sadece Siteye Aktif Linki Prostanovkoy TR.WordsSideKick.com

© 2005–2019 TR.WordsSideKick.com