Парафин поможет существенно упростить химический синтез

Химики, занятые в любой промышленной отрасли, проходят через измерение и смешивание реактивов для реакций.

Многие из используемых реактивов годами хранятся на полках в лабораториях, где могут вступать в реакцию с кислородом и водой, что в итоге делает их бесполезными.

В работе, опубликованной в издании Nature, исследователи из Массачусетского технологического института описали технологию, которая поможет избежать этих напрасных трат, а также сократит количество шагов, которые каждый уважающий себя химик должен выполнить в ходе подготовки компонентов для использования в широком спектре химических преобразований.

Мал золотник, да дорог

Ведущий автор статьи постдок Арон Сатер с коллегами использовали мощь маленькой простой технологии — капсулы, которая способна изменить практику органической химии.

Некоторые лаборатории применяют защитную камеру с перчатками, инертный контейнер, который позволяет ученым манипулировать реагентами в контролируемой среде, изолированной от кислорода, углекислого газа и влаги в воздухе. Однако подобными камерами оснащено далеко не все лаборатории, поскольку они достаточно дорогие в сервисном обслуживании и занимают драгоценное место. В итоге многие химики избегают проводить определенные полезные, но сложные реакции, поскольку это возможно только при наличии защитной камеры с перчатками.

По этой причине не используется множество реактивов и катализаторов. А некоторым химикам не под силу выполнять сложные многоступенчатые последовательности шагов для подготовки определенных составов.

«Если есть возможность использовать реактивы без защитной камеры с перчатками или без обширного опыта и навыков, сложная химия становится намного более доступной», сообщил Сатер.

Парафиновые средства доставки

На основе работы Дагласа Тейбера из университета Делавэра ученые попытались рассеять смеси реактивов в расплавленном парафине, который на длительный период защищает чувствительные компоненты от кислорода и воды. Однако как только парафин застывал, некоторые плотные реактивы, такие как фторид цезия, оседали в основании.

Затем исследователи решили попытаться изготовить из парафина маленькие капсулы, которые позволят точно оценивать содержимое.

«Мы предположили, что если бы можно было вложить множество реактивов и катализаторов и точно знать, сколько их внутри одноразовых капсул, это позволило бы упростить химический синтез», заявил Сатер.

Физические свойства парафина делают его идеальным транспортным средством для поставки всех видов химических веществ.

«Мы искали некий инертный длинноцепочечный углеводород», сообщил Сатер, „который не производит побочных реакций с катализаторами и реактивами. Парафин не реактивный, дешевый, и с ним легко и просто работать. Он совершенно не впитывает воду“.

После нагрева парафиновая капсула распадается в реактивном растворе, выпуская содержимое. После завершения реакции парафин удаляется посредством осаждения, фильтрации и хроматографии.

Сатер с соавторами Хоном Джун Ли и Джеймсом Коломбе изготовили капсулу вручную, использовав для получения полых оболочек стеклянный прут. Затем они наполнили их сухими реактивами и с помощью нагретой металлической лопаточки запечатали капсулы.

Впоследствии капсулы испытали, наполнив их весьма влагочувствительным фторидом цезия и поместив на ночь в воду. Утром капсулы использовали в реакции. Результат оказался в точности тем же, что и ранее с капсулами, не лежавшими ночь в воде.

12.08.2015