Credito:Monika Stolar e Chris Gendy
Come la sua chimica relativa anidride carbonica (CO 2 ), protossido di azoto (N 2 O) è un importante gas serra e la principale sostanza lesiva dell'ozono emessa nel 21° secolo. Di conseguenza, si stanno sviluppando strategie per limitarne le emissioni e la sua decomposizione catalitica con i metalli. Uno studio recente indica che il protossido di azoto può legarsi ai metalli in modo simile all'anidride carbonica, che aiuta a progettare nuovi complessi con un legame ancora più forte. Ciò potrebbe consentire l'uso del protossido di azoto nella chimica sintetica o contribuire a degradarlo a sostanze innocue per l'atmosfera. I risultati sono stati riportati sulla rivista Angewandte Chemie Edizione Internazionale come Very Important Paper il 17 febbraio 2021.
Un'analisi completa del N . globale 2 O budget ha dimostrato che le sue emissioni sono aumentate negli ultimi quattro decenni, con le attività agricole responsabili della crescita. Anche se N 2 O è presente nell'atmosfera ad una concentrazione 1000 volte inferiore alla CO 2 , è circa 300 volte più potente di un gas serra.
In natura, n 2 O viene convertito dagli enzimi in N 2 e H 2 O. Il processo può essere imitato in un ambiente di laboratorio utilizzando complessi metallici catalitici. Sorprendentemente, complessi ben definiti di N 2 O con i metalli di transizione sono estremamente rari, anche se CO 2 ha una chimica di coordinazione ricca e ben documentata. Il comportamento molto dissimile di queste due piccole molecole correlate è stato attribuito alle scarse caratteristiche del ligando di N 2 O rispetto a CO 2 , ma le origini ei dettagli di questa giustificazione sono difficili da rintracciare.
"Più informazioni abbiamo cercato di trovare sull'argomento, più ci avviciniamo al ragionamento circolare, " afferma il Dr. Heikki M. Tuononen dell'Università di Jyväskylä, Finlandia. "In molti casi, alcune proprietà di N 2 O è stato evidenziato, ma sono quasi tutti caratteristici della CO 2 anche, " lui continua.
"Questo enigma è stato uno dei motivi per cui, durante la visita del Dr. Tuononen a Calgary come Killam Scholar, i nostri gruppi di ricerca hanno deciso di unire le forze e sintetizzare complessi metallici analoghi di N 2 O e CO 2 , e studiare in dettaglio l'interazione metallo-ligando, " racconta il dottor Roland Roesler dell'Università di Calgary, Canada.
Un raro complesso metallico di N 2 O stabile anche a temperatura ambiente
I risultati dell'indagine biennale hanno mostrato che, contrariamente alla visione generale, la capacità di legare i metalli di N 2 O è ugualmente buono o addirittura migliore di quello di CO 2 .
"Sembra che il carattere ossidante di N 2 O è principalmente, se non del tutto, responsabile della scarsità di complessi metallici che impiegano questo ligando, " dice il dottor Tuononen.
"Una volta avevamo il partner metal giusto per N 2 Oh, il loro legame era abbastanza forte da poter isolare e caratterizzare un raro complesso legato lateralmente anche a temperatura ambiente, " continua il dottor Chris Gendy, un ex dottorato di ricerca studente all'Università di Calgary che è stato parzialmente responsabile del lavoro sintetico.
Oltre a mostrare che N 2 O ha una capacità intrinseca di legarsi ai metalli migliore di quanto finora riconosciuto, il lavoro dei due gruppi di ricerca consente la progettazione razionale di N 2 O complessi ancora più stabili di quelli fin qui caratterizzati. Questo potrebbe, a sua volta, aprire nuove strade per l'utilizzo di N 2 O in chimica sintetica.
"N 2 O è per molti versi un ottimo ossidante. È termodinamicamente forte, relativamente economico, e dà N 2 come unico prodotto collaterale, " spiega il dottor Tuononen.
"Sarebbe certamente bello vedere un uso più diffuso di N 2 O come ossidante nelle reazioni catalizzate da metalli. Allo stesso tempo, non dobbiamo dimenticare il ruolo che svolge nell'atmosfera, " aggiunge il dottor Roesler.
"La natura ha trovato eleganti vie enzimatiche per convertire N 2 O in prodotti innocui per l'atmosfera. Dovremmo mirare allo stesso modo con le nostre emissioni di origine antropica utilizzando nuovi catalizzatori, " concludono i gruppi di ricerca.
