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    没有人工合成化合物的生活,很难想象会怎样,化学改变了太多

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      居里夫人
      没有人工合成化合物的生活,很难想象会怎样,化学改变了太多

      无论是聚对酞酸乙二酯(PET)和聚四氟乙烯等合成材料、药物还是调味品,没有人工合成化合物的生活几乎难以想象。化学工业依赖于高效、长期合成衍生分子的方法。为此,化学家经常使用催化剂,这些添加剂可以促进和控制化学反应。但是这些反应是如何被发现和发展的呢?高水平知识和理解是必要的,但机遇也起着决定性的作用。德国明斯特大学一组化学家开发了一种策略,以系统的方式产生这种“随机命中”。

      没有人工合成化合物的生活,很难想象会怎样,化学改变了太多

      目的是发现新的、意想不到的反应,其研究发表在《化学》上。系统地进行大量实验的过程被称为筛选,特别是在与活性成分有关的药物研究中已经确立了实践。研究开发的发现反应筛选方法结合了两个步骤,涵盖了反应中各种单独的元素,这两个步骤结合起来,旨在发现新的、综合相关的反应。在第一步,化学家检查潜在的底物是否真的与催化剂相互作用。为此,在光催化剂的情况下,采用了发射猝灭现象。

      没有人工合成化合物的生活,很难想象会怎样,化学改变了太多

      如果底物降低了催化剂的排放,催化剂和底物之间就可能发生相互作用。通过系统地筛选大量随机选择的化合物,可以识别出与催化剂相互作用未知的新分子。然而,底物和催化剂之间的相互作用本身并不产生反应。因此,筛选过程的第二阶段包括检查当反应伙伴和催化剂存在时,是否确实发生了反应。这意味着,由于结合了两个筛选步骤,第一次可以确定新反应中的两个伙伴,哪个反应生成新产品。

      意想不到的反应

      (此处已添加圈子卡片,请到今日头条客户端查看)

      明斯特大学有机化学研究所的Frank Glorius教授解释说:这种二维策略不仅能让我们发现新的催化-底物相互作用,还能实际发现新的反应——包括一些之前没有预料到的反应。研究表明,研究能够发现并进一步发展三种以前未知的反应。其中一种反应是所谓的光化学环加成反应,在这种反应中简单的扁平分子苯并噻吩转移到复杂的三维结构中。该研究的主要作者、博士生菲利克斯•斯特里特-卡尔索夫(Felix striethi - kalthoff)表示:

      没有人工合成化合物的生活,很难想象会怎样,化学改变了太多

      按照研究论文的表述,我不会认为这种反应是可能的,因为这种反应的关键步骤实际上不应该是可能的。为了更详细地研究这个问题,化学家们联系了埃尔兰根大学的德克·古尔迪教授,他被认为是研究光化学过程的世界领先专家。通过以超快光谱学的形式进行测量,得以揭示这一物质。为了系统地观察和研究反应中的各个步骤,化学家们使用了超短激光脉冲。现在能够为三重态-三重态能量转移(关键的激活步骤)中的潜在分子过程提供更好的解释。

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      这种更深入了解将有助于开发新的工艺和催化剂,这个例子表明,这种筛选方法的结果不仅能产生新的反应,而且还有助于加深对该主题的理解。相信,这一策略可以应用于催化的其他领域——甚至更广的领域。除了使用新的计算机技术外,研究小组已经在竭尽全力开发新的筛选方法,以发现和理解新的反应类别。有一件事是Frank Glorius确信的:相信,基于数据的策略(如这些筛选方法)所产生的新型反应,将对合成化学的发展产生决定性的影响。

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