Le molecole altamente reattive non possono sopravvivere a lungo in natura. Se i ricercatori vogliono studiarli più da vicino, devono produrli in condizioni di laboratorio molto specifiche. Rispetto alle molecole "normali", molte di queste minuscole particelle hanno una caratteristica distintiva:si legano semplicemente a tutto ciò che le circonda e sono quindi molto difficili da dirigere.

Guidato dal dottor Jonas Warneke, i ricercatori dell'Istituto di chimica fisica e teorica Wilhelm Ostwald dell'Università di Lipsia hanno compiuto un progresso decisivo nello studio di un tipo di particelle altamente reattive. Sulla base delle loro ricerche, ora comprendono le "preferenze di legame" di queste particelle.

La loro ricerca serve come base per l'uso mirato di queste molecole altamente reattive, Per esempio, per generare nuove strutture molecolari o per legare "rifiuti" chimici pericolosi e in questo modo smaltirli. I ricercatori hanno ora pubblicato i loro risultati sulla rivista Chimica:una rivista europea , e la loro ricerca è stata riportata in copertina grazie all'ottima recensione che hanno ricevuto.

Cosa hanno in comune le molecole e le persone

Molecole e persone hanno davvero molto in comune. C'è chi è letargico e preferisce stare per sé, e ci sono quelli che sono molto attivi ed estroversi. E poi ci sono quelli che sono così insoddisfatti della loro situazione che attaccano a casaccio tutti quelli che li circondano. Se vuoi che si comportino in modo sociale, devi prima capire il motivo dei loro attacchi. I chimici lavorano con composti altamente reattivi in ​​modo simile. Data la loro eccezionale reattività, le sintesi mirate (la produzione di una specifica molecola) con questi composti sono estremamente difficili. Se vuoi che questi composti altamente reattivi reagiscano con una molecola specifica, questo di solito fallisce perché reagiscono invece con il solvente nel loro ambiente. Si legano con tutto ciò che incontra sul loro cammino. "Ma questo è, infatti, l'enorme opportunità che questi composti offrono. Sono in grado di indurre molecole e atomi anche molto poco reattivi a reagire in modi che non sarebbero stati altrimenti possibili, " spiega Warneke.

Dirigere composti altamente reattivi

Ormai da diversi anni, i ricercatori del Wilhelm Ostwald Institute hanno studiato un tipo speciale di composto altamente reattivo con dodici atomi di boro che può legare anche i gas nobili molto non reattivi. Undici atomi di boro hanno un partner di legame (chiamato sostituente), mentre il dodicesimo atomo di boro effettua l'attacco. Come possiamo dirigere questi composti altamente reattivi in ​​modo che in futuro siano possibili sintesi mirate? Per rispondere a questa domanda, i ricercatori hanno prodotto questi composti altamente reattivi nell'ambiente privo di solventi e senza aria di uno spettrometro di massa e quindi hanno isolato i composti in modo tale che non vi fossero composti nel loro ambiente da attaccare.

In un secondo passaggio, i composti altamente reattivi sono stati alimentati selettivamente con i partner di reazione che hanno attaccato. I ricercatori hanno scoperto che l'"aggressività" dei composti cambiava quando i sostituenti venivano alterati. "Questo non era sorprendente all'inizio, " dice Warneke. "Tuttavia, abbiamo poi scoperto che la propensione all'attacco non diventava semplicemente più forte o più debole come risultato di questo scambio di atomi, ma invece dipendeva fortemente da quale partner di reazione era presente." I ricercatori sono stati in grado di dimostrare che i sostituenti hanno una forte influenza sulla reattività e fanno risalire le preferenze di reazione a un legame chimico molto specifico che si forma a vari gradi a seconda della reazione compagno.

Questa scoperta ha sorpreso i ricercatori perché in chimica questo tipo di legame si trova più comunemente con i composti metallici e non con i composti di boro studiati, che appartengono ai composti non metallici. Questa ipotesi è stata infine dimostrata oltre ogni ragionevole dubbio da speciali metodi sperimentali e teorici condotti dal gruppo di ricerca all'inizio della carriera sotto Warneke in collaborazione con i gruppi di lavoro guidati dal Prof. Dr. Knut Asmis e dal Prof. Dr. Ralf Tonner, entrambi dall'Istituto Wilhelm Ostwald. Il gruppo continuerà la sua ricerca insieme ai suoi partner di Wuppertal. Sperano di essere in grado di utilizzare molecole come il monossido di carbonio o l'azoto dall'aria in questo modo per sintesi mirate. Ma Warneke dice che c'è ancora molta strada da fare prima che ciò accada.