(PhysOrg.com) Ученые в Корнельского университета ( США ) нашли новый способ разрушить две самых сильных химических связи при температуре и давлении окружающей среды. Это является огромным достижением, которое приведет к низкоэнергетичным процессам для получения органических веществ, содержащих азот.
Профессор Химии Корнельского университета, Пол Чирик, развил новый способ получить связи углерода с азотом, используя молекулярный азот и угарный газ, реакция, для которой обычно требуется большое количество энергии. Связь N-C обычно создается, используя аммиак как источник азота, но для этой реакции тоже требуется большое количество энергии. Профессор Чирик говорит, что связь между азотом и углеродом есть в фармацевтических препаратах, в удобрениях, инсектицидах, нейлоне, и в каждом белке.
Производственные процессы используют аммиак, потому что тройную связь в молекулярном азоте слишком трудно, чтобы сломаться. Аммиак получен через процесс Хабер-Боша, который имеет место в высоких температурах и давлении, и использует водород обычно получаемый из ископаемого топлива.
Молекулярный азот состоит из двух атомов азота, связанных соответствии с тройной связью, которая является одной из самых устойчивых, существующих молекул, потому что она не имеет никакого положительного или отрицательного заряда, и связь между атомами чрезвычайно сильна и ее сложно разрушить, поэтому Чирик говорит, что "очень трудно заставить ее реагировать с другими молекулами." Угарный газ также чрезвычайно устойчив, обладает сильными связями, и не реагирует непосредственно с азотом.
В природе, молекулярный азот "образуется" биологическими ферментами, поэтому многие группы химиков работают на имитацией процессе, чтобы произвести аммиак, который может затем использоваться, для обеспечения азота, необходимого для органических веществ. Реакция Чирика производит органические вещества, содержащие азот непосредственно, без синтеза аммиака.
Реакция проходит в две стадии . Первая стадия использует металлоцен (hafnocene), основанный на гафнии, реагирующий с молекулой азота, нарушая две из этих трех связей и формируя промежуточное вещество, состоящее из N2 связаного между двумя металлоценами. Во второй стадии добавляется угарный газ, который реагирует с промежуточным веществом, разрушая третью связь N-N и образуя новый C-N и связь C-C. Результат - органическая молекула, оксамид (C2H4N2O2), который выпущен от комплекса гафния, когда добавляется кислота. Оксамид - важное удобрение медленного действия. Если количество угарного газа различно, различные составы могли бы быть сформированы вместо оксамида.
Реакция Корнелла не является каталитической, один металлоценовый комплекс расходуется на одну молекулу N2, расщепляемой , и количества образующегося оксамида не являются достаточно большими, чтобы сделать реакцию пригодной для промышленного использования. Чирик говорит, что они работают над тем, чтобы металлоцен (hafnocene) многократно использовался. Они также пробуют заменить редкий и рассеяный металл гафний на более дешевые и доступные металлы.
Если процесс Корнелла будет производительным для промышленного применения, это сделает его очень востребованным, так как азот имеется в изобилии, составляя 78 процентов атмосферы. При этом, реакция Чирика проходит имеет при комнатной температуре и атмосферном давлении.
Отчет издан 13 декабря в журнале "Природная химия".
Physorg.com
|
