无论是PET和Teflon等合成材料,药物还是调味品,我们今天的日常生活中几乎无法想象没有合成化合物的生活。化学工业依赖于生产合成衍生分子的有效,长期方法。为此目的,化学家经常使用催化剂,即它们可以促进和控制化学反应的添加剂。但这些反应是如何被发现和发展的呢?

需要高度的知识和理解 - 但是,偶然的机会也起着决定性的作用。明斯特大学(德国)的一个化学家团队已经制定了一种策略,以系统的方式产生这种“随机命中”,目的是发现新的,意想不到的反应。该研究已发表在Chem杂志上。

背景和方法:

系统地进行大量实验的过程称为“筛选”,并且是特别是在与活性成分有关的药物研究中的既定实践。在明斯特开发的用于发现反应的筛选方法结合了两个步骤,这两个步骤涵盖反应中的各种单个元素,并且组合起来设计用于发现新的,合成相关的反应。在第一步中,化学家检查潜在的底物是否实际上与催化剂相互作用。为此目的,在光催化剂的情况下,使用发射猝灭现象。如果基质减少催化剂的排放,则催化剂和基质之间可能发生相互作用。通过系统筛选大量随机选择的化合物,

然而,底物和催化剂之间的相互作用本身不会产生反应。因此,筛选过程的第二阶段涉及检查当反应配偶体和催化剂存在时反应是否确实发生。这意味着,作为结合两个筛选步骤的结果,第一次可以确定新反应中的两个伙伴,其反应形成新产品。“这种二维策略不仅使我们能够找到新的催化剂 - 底物相互作用,而且还能实际发现新的反应 - 包括我们之前没有预料到的反应,”明斯特有机化学研究所的Frank Glorius教授解释道。大学。

发现意外的反应

该研究表明,作者能够发现并进一步发展三种以前未知的反应。其中一种反应是所谓的光化学环加成,其中简单的扁平分子 - 苯并噻吩 - 被转移到复杂的三维结构中。“正如在纸上制定的那样,我不会认为这种反应是可能的,”该研究的主要作者Felix Strieth-Kalthoff说,“因为,从充满活力的角度来看,这一反应的关键步骤实际上不可能。“

为了更详细地研究这一点,明斯特化学家联系了埃尔兰根大学的Dirk Guldi教授,他被认为是世界领先的光化学过程研究专家。该团队与莱比锡莱布尼兹表面工程研究所的同事合作,通过以超快光谱的形式进行测量,从而对这一问题有所了解。化学家使用超短激光脉冲来系统地观察和研究反应中的各个步骤。“我们现在能够为三重态 - 三重态能量转移中的基础分子过程提供更好的解释 - 关键的激活步骤,”Dirk Guldi说。“这种更大的理解将允许开发新的工艺和催化剂,”他补充说。

该实施例表明,这种筛选方法的结果不仅可以提供新的反应,而且还可以有助于更深入地理解该主题。“我们相信这种策略可以用于催化的其他领域 - 甚至更远,”Frank Glorius说。

除了其他方面,使用最新的计算机技术,研究人员团队已经全力以赴开发新的筛选方法,以发现和理解新的反应类别。Frank Glorius确信有一件事:“我相信,基于数据的策略所产生的新型反应的发现,例如这些筛选方法,将对合成化学的发展产生决定性的影响。”