معمای 120 ساله ایجاد پیوند كربن-كربن بالاخره حل شد
به گزارش بیست و یكم واكنشی كه منجر به ایجاد پیوندهای كربن-كربن می شود، بیشتر از ۱۲۰ سال است كه كشف شده؛ اما تابحال دانشمندان به چگونگی انجام آن شناخت پیدا نكرده بودند.
به گزارش بیست و یكم به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، ۱۲۰ سال پیش بود كه "واكنش گرینیارد"(Grignard reaction) برای نخستین بار اجازه شكل گیری مناسب پیوندهای كربن-كربن را داد.
وقتی صحبت از معادلات مربوط به ساخت مولكول های جدید می شود، هیچ كدام از واكنش "گرینیارد" مهم تر یا پیچیده تر نیستند. این واكنش برای سنتز پیوندهای كربن-كربن استفاده می شود.
واكنش گرینیارد (Grignard reaction) یك واكنش شیمیایی در شیمی آلی فلزی است كه در آن آلكیل، آلیل، وینیل یا آریل یك منیزیم هالید (واكنش گر گرینیارد) به یك گروه كربونیل در آلدهید یا كتون اضافه می شود. این واكنش برای تشكیل پیوندهای كربن-كربن مهم می باشد. واكنش یك هالید آلی با منیزیم، واكنش گرینیارد نیست، اما یك واكنش گر گرینیارد فراهم می آورد.
واكنش ها و واكنش گر گرینیارد توسط شیمیدان فرانسوی "ویكتور گرینیارد" از دانشگاه نانسی فرانسه كشف و به نام وی نام گذاری شد. گرینیارد اولین بار این واكنش را در سال ۱۹۰۰ "واكنش گر ناب" نام گذاشت و به خاطر این كار جایزه نوبل شیمی سال ۱۹۱۲ را از آن خود كرد.
با این حال، یافتن مواد كم هزینه و حداقل منابع انرژی برای این واكنش بیشتر از ۱۰۰ سال است كه مورد توجه قرار گرفته است و دلیل آن، این است كه نحوه عملكرد دقیق واكنش گرینیارد ناشناخته بود.
حالا بعد از ۱۲۰ سال همه چیز تغییر كرده است، چونكه دانشمندان موفق به دستیابی به درك چگونگی عملكرد واكنش گرینیارد شده اند و از آنجایی كه در نهایت با آن آشنا شده ایم، امكان دارد راه های بهبود آنرا هم كشف نماییم.
۱۲۰ سال پیش بود كه واكنش گرینیارد برای نخستین بار اجازه شكل گیری مناسب پیوندهای كربن-كربن را داد. واكنشی كه از آن زمان مورد مطالعه قرار گرفته است، اما تابحال هیچگاه كاملاً درك نشده بود.
پنج سال پیش پروفسور "اودیل آیزنشتاین" و پروفسور "میشل كاسلا" تصمیم گرفتند با استفاده از شبیه سازی های كامپیوتری، نگاه دقیق تری به این واكنش داشته باشند و این مشكل را برطرف كنند.
آنها در مدل سازی واكنش گر ناب و حلال، قادر به شناسایی گونه های شیمیایی مختلف در طول "تعادل شلنك"(Schlenk equilibrium) شدند.
"تعادل شلنك" كه به احترام كاشف آن "ویلهلم شلنك" نام گذاری شده است، یك تعادل شیمیایی است كه در محلول های واكنش گر ناب های گرینیارد و پایه های "هازر"(Hauser) اتفاق می افتد.
"تعادل شیمیایی"(Chemical equilibrium) هم به حالتی گفته می شود كه در آن فعالیت شیمیایی و در نتیجه غلظت واكنش گرها و محصولات در واكنش شیمیایی با گذشت زمان تغییر نكند. معمولاً این تعادل در شرایطی حاصل می شود كه سرعت واكنشِ رفت با برگشت برابر باشد.
واكنش گر ناب(Reagent) به ماده یا تركیبی گفته می شود كه آنرا به یك سامانه اضافه می كنند تا یك تركیب شیمیایی روی دهد یا آنرا به یك سامانه اضافه می كنند تا ببینند آیا واكنش شیمیایی امكان پذیر است یا خیر. تفاوت واكنش گر با واكنش گر ناب در این است كه واكنش گر، خود در جریان واكنش شیمیایی مصرف می شود، ولی واكنش گر ناب چنین نیست. حلال ها و آسان گرها با اینكه در متن واكنش درگیر هستند، اما هیچگاه از آنها بعنوان واكنش گر یاد نمی گردد. در شیمی آلی، واكنش گرهای ناب به صورت تركیب یا مخلوط هستند و معمولاً از مواد غیرآلی یا مولكول های كوچك آلی تشكیل شده اند.
همینطور به ماده ای كه بخش عمده یك محلول را تشكیل می دهد، حلال می گویند.
محققان دریافتند كه كل فرایند گرینیارد توسط مولكول های حلال كه از اتم های منیزیم جدا می شوند یا با آنها جمع می شوند، تعیین می شود.
با كشف اینكه واكنش گر ناب گرینیارد یك تركیب كاملاً تعریف نشده نیست، بلكه یك رقصنده همیشه در حال تغییر است، حالا می توان به این واكنش نگاه كرد.
"كاسلا" اظهار داشت: یكی از مزایای یك مطالعه محاسباتی این است كه شما محدود به واقعیت فیزیكی نیستید، می توانید چندین فرضیه را به صورت سیستماتیك آزمایش كنید و تعیین كنید كه بهترین حالت كدام است.
با استفاده از شبیه سازی های كامپیوتری همراه با داده های شیمی كوانتومی سطح بالا، مجموعه ای از نكات كلیدی به وجود آمد. "كاسلا" توضیح داد: آنچه كه همیشه بعنوان واكنش گرینیارد شناخته شده است، در واقع گروهی از واكنش هایی است كه همزمان در همان نمونه اتفاق می افتند و این تازه شروع كار ما است.
"آیزنشتاین" اظهار داشت: ما تازه به پوسته رسیده ایم. از مدت ها قبل شناخته شده بود كه با وجود افزودنی های زیادی مانند نمك، مشتقات سایر تركیبات فلزی و غیره می توان واكنش های ارگانیك را افزایش داد، با این وجود افزودنی ها می توانند سریعتر و تمیزتر شوند، اما با این وجود هیچ كس واقعاً نمی دانست كه این واكنش چگونه كار می كند. حالا كه درك كافی از واكنش گرینیارد داریم، می توانیم از آن استفاده نماییم. وقتی می دانیم چگونه یك كیك بپزیم، می توانیم آنرا خوشمزه تر و زیباتر نماییم. به عبارت دیگر می توانیم نقش مواد افزودنی را درك نماییم و امیدوارم موارد جدیدی پیدا شود.
این مطلب بیست و یکم را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب