Las moléculas altamente reactivas no pueden sobrevivir por mucho tiempo en la naturaleza. Si los investigadores quieren estudiarlos más de cerca, deben producirlos en condiciones de laboratorio muy específicas. En comparación con las moléculas "normales", muchas de estas pequeñas partículas tienen una característica distintiva:simplemente se unen con todo lo que las rodea y, por lo tanto, son muy difíciles de dirigir.

Dirigido por el Dr. Jonas Warneke, Los investigadores del Instituto Wilhelm Ostwald de Química Física y Teórica de la Universidad de Leipzig han logrado un avance decisivo en el estudio de un tipo de partículas altamente reactivas. Basado en su investigación, ahora comprenden las "preferencias de unión" de estas partículas.

Su investigación sirve como base para el uso específico de estas moléculas altamente reactivas, por ejemplo, para generar nuevas estructuras moleculares o para unir "desechos" químicos peligrosos y de esta manera eliminarlos. Los investigadores ahora han publicado sus hallazgos en la revista. Química:una revista europea , y su investigación apareció en la portada gracias a la excelente reseña que recibieron.

Qué tienen en común las moléculas y las personas

Las moléculas y las personas tienen mucho en común. Hay quienes están letárgicos y prefieren callarse, y hay quienes son muy activos y extrovertidos. Y luego están aquellos que están tan insatisfechos con su situación que atacan al azar a todos los que se encuentran a su alrededor. Si desea que se comporte de manera social, primero debe comprender el motivo de sus ataques. Los químicos trabajan con compuestos altamente reactivos de manera similar. Dada su excepcional reactividad, Las síntesis dirigidas (la producción de una molécula específica) con estos compuestos son extremadamente difíciles. Si desea que estos compuestos altamente reactivos reaccionen con una molécula específica, esto generalmente falla porque, en cambio, reaccionan con el solvente en su entorno. Se unen con todo lo que se cruza en su camino. "Pero esto es, De hecho, la gran oportunidad que ofrecen estos compuestos. Son capaces de inducir incluso a átomos y moléculas pequeñas muy poco reactivas a reaccionar de formas que no hubieran sido posibles de otra manera. "explica Warneke.

Dirigiendo compuestos altamente reactivos

Desde hace varios años, Los investigadores del Instituto Wilhelm Ostwald han investigado un tipo especial de compuesto altamente reactivo con doce átomos de boro que pueden unirse incluso a los gases nobles muy no reactivos. Once átomos de boro tienen un socio de unión (llamado sustituyente), mientras que el duodécimo átomo de boro realiza el ataque. ¿Cómo podemos dirigir estos compuestos altamente reactivos para que las síntesis dirigidas sean posibles en el futuro? Para responder a esta pregunta, Los investigadores produjeron estos compuestos altamente reactivos en el entorno sin disolventes y sin aire de un espectrómetro de masas y, por lo tanto, aislaron los compuestos de tal manera que no había compuestos en su entorno que pudieran atacar.

En un segundo paso, los compuestos altamente reactivos se alimentaron selectivamente con los compañeros de reacción que atacaron. Los investigadores encontraron que la "agresividad" de los compuestos cambiaba cuando se modificaban los sustituyentes. "Esto no fue sorprendente al principio, "Dice Warneke". Sin embargo, Luego descubrimos que la propensión a atacar no se hacía simplemente más fuerte o más débil como resultado de este intercambio de átomos, pero, en cambio, dependía en gran medida de qué socio de reacción estaba presente ". Los investigadores pudieron demostrar que los sustituyentes tienen una fuerte influencia en la reactividad y rastrear las preferencias de reacción hasta un enlace químico muy específico que se forma en diversos grados dependiendo de la reacción pareja.

Este hallazgo sorprendió a los investigadores porque en química este tipo de enlace se encuentra más comúnmente con compuestos metálicos y no con los compuestos de boro estudiados. que pertenecen a los compuestos no metálicos. Esta hipótesis fue finalmente probada más allá de toda duda razonable mediante métodos experimentales y teóricos especiales llevados a cabo por el grupo de investigación de carrera temprana de Warneke en asociación con los grupos de trabajo dirigidos por el Prof. Dr. Knut Asmis y el Prof. Dr. Ralf Tonner, ambos del Instituto Wilhelm Ostwald. El grupo continuará su investigación junto con sus socios de Wuppertal. Esperan poder utilizar moléculas como el monóxido de carbono o el nitrógeno del aire de esta manera para síntesis específicas. Pero Warneke dice que todavía queda un largo camino por recorrer antes de que eso suceda.