به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری برنا؛ ساماریوم ، یک عنصر فلزی ، نقش مهمی به عنوان یک واکنش دهنده شیمیایی در سنتز مولکول ها دارد که می تواند راه را برای داروهای جدید هموار کند. این ماده برای اولین بار در سال ۱۸۷۹در معدن روسیه کشف شد و به نام ماده معدنی سامارسکایت نامگذاری شد که به نوبه خود به افتخار مهندس معدن روسی واسلی سامارسکی-بیخوفتس نامگذاری شد.
در میان ترکیبات مختلف ساماریوم ، دیودید ساماریوم پرکاربردترین واکنش دهنده است که شامل یک اتم ساماریوم و دو اتمod است. اما گسترش این واکنش دهنده چند منظوره به مقادیر به اندازه کافی بزرگ برای استفاده در محیط های صنعتی چالش برانگیز بوده است.
چانگکن شین ، دانشجوی فارغ التحصیل کالتیک ، که در آزمایشگاه سارا ریسمن ، برن استاد شیمی و رئیس رهبری نورمن دیویدسون بخش شیمی و مهندسی شیمی کالتیک کار می کند ، گفت: معرف حساس به هوا است ، بنابراین شما اغلب باید محلول را تازه ، درست قبل از واکنش آماده کنید و ما اغلب مجبوریم از مقادیر زیادی از آن استفاده کنیم ، حتی در واکنش های کوچک ، بنابراین برای اجرای واکنش های صنعتی عملی نیست.
شیمیدانان کالتیک موفق به حل این معما مقیاس بندی شده اند. محلول آنها به واکنش دهنده دیودید ساماریوم اجازه می دهد تا اساسا خود را برای استفاده مکرر در یک واکنش واحد بازیافت کند ، به این معنی که مقادیر زیادی حلال و آماده سازی تازه دیگر مورد نیاز نیست.
ریزمان گفت: دیودید ساماریوم در دانشگاه ها برای سنتز محصولات طبیعی مانند تاکسول ، یک عامل ضد سرطان استفاده شده است ، اما واکنش دهنده برای ایجاد محصولات مانند این در مقیاس های صنعتی عملی نیست. پیشرفت این است که اکنون می توانیم برخی از این واکنش های جالب را به توسعه فرآیند یا کشف ترجمه کنیم. واکنش دهنده ساماریوم به دلیل پیوند آزاردهنده ساماریوم–اکسیژن که در طول واکنش ها شکل می گیرد و مواد شیمیایی را غیرفعال می کند ، به استفاده آزمایشگاهی محدود شده است.
امیلی بواید ، دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه کالتیک که در آزمایشگاه یوناس پیترز ، برن استاد شیمی و مدیر موسسه پایداری رزنیک در دانشگاه کالتیک کار می کند ، توضیح داد: تا به حال بازیافت ساماریوم به حالت فعال خود بسیار دشوار بوده است.
شین گفت: این واکنش دهنده اغلب با یک پیوند بسیار قوی ساماریوم-اکسیژن به پایان می رسد که شکستن آن دشوار است و بازیافت واکنش دهنده را دشوار می کند. به عبارت دیگر ، پیوند اکسیژن منجر به بن بست واکنش می شود. این مثل این است که واکنش دهنده ساماریوم تنبل می شود ، روی یک مبل نشسته و نمی خواهد کار کند.
بوید گفت: در این ایالت خیلی راحت است و می خواهد اینگونه بماند. بنابراین ، ما با اسیدهای مختلف آزمایش کردیم تا پیوند ساماریوم-اکسیژن را از بین ببریم و واکنش دهنده را به کار برگردانیم.
تلاش های قبلی برای شکستن این پیوند ساماریوم-اکسیژن نیاز به استفاده از مواد شیمیایی خشن دارد. در مطالعه جدید ، محققان توانستند پیوند را با استفاده از یک اسید خفیف جدا کنند ، که برای واکنش های در مقیاس بزرگ عملی تر است. اسید پروتون را به اکسیژن متصل می کند که آن را به الکل تبدیل می کند و ساماریوم را آزاد می کند.
بوید گفت که او و همکارانش در آزمایشگاه پیترز علاقه مند به کار با آزمایشگاه ریزمان بودند زیرا مطالعات تحقیقاتی آنها در مورد تثبیت نیتروژن شامل عامل دیودید ساماریوم است. تثبیت نیتروژن فرایندی است که در آن نیتروژن گازی از جو ما به ترکیباتی مانند آمونیاک تبدیل می شود که برای گیاهان (و افرادی که گیاهان را می خورند) ضروری است. این فرآیند را می توان به طور طبیعی توسط باکتری ها و به صورت مصنوعی از طریق واکنش های شیمیایی انجام داد. آزمایشگاه پیترز در حال توسعه واکنش های شیمیایی جدید برای اصلاح مصنوعی نیتروژن به روشی است که کارآمدتر و پایدارتر از آنچه که در حال حاضر معمولا استفاده می شود است.
وی گفت: مصرف نیتروژن و تبدیل آن به آمونیاک واکنش است که آزمایشگاه ما عمیقا به آن علاقه مند است. ما از واکنش دهنده ساماریوم در آزمایشگاه خود برای مطالعه این واکنش ها استفاده می کنیم ، اما غیرممکن است که این را به سطح صنعتی افزایش دهیم. از طریق مکالمات با گروه ریزمن که در شیمی آلی مصنوعی تخصص دارد ، تصمیم گرفتیم که به هم بپیوندیم.
این دستاورد باعث کاهش نیاز به آماده‌سازی مداوم و مصرف زیاد ساماریوم شده و امکان استفاده از آن در واکنش‌های صنعتی را فراهم می‌کند.
این تحقیق در مجله Science* به چاپ رسیده است. (شماره ۲۳ آگوست ۲۰۲۳)
انتهای پیام/