کاربن جدید “فوق العاده محافظ” در محلول های آب مایع پایدار است. تیم ایالات متحده که کربنا را ساخته است ، ادعا می کند که “به طور واضح تأیید می کند” که می توان کاربنت ها را در یک محیط آبزی تولید کرد – تأیید فرضیه ای که تقریباً 70 سال پیش توسط رونالد برسلو شیمیدان مشهور ارائه شده است.
کاربن ها حاوی یک اتم کربن هستند که دارای دو الکترونهای معتبر بدون اتصال است. به طور کلی ، این باعث می شود آنها بسیار واکنش پذیر و کوتاه باشند. شیمی منحصر به فرد آنها باعث می شود کاربن ها در کاتالیز به ویژه مفید باشند.
در پایان دهه 50 Breslow ویتامین B را ارائه داد1 این توانست با تشکیل یک نوع زودگذر از کربنا ، واکنشهای مختلف بیوشیمیایی را ارتقا بخشد. اما این یک ایده بحث برانگیز بود ، زیرا در اصل ، کربن با آب سازگار نیست. در حالی که شواهد بسیار غیرمستقیم جمع آوری شده در طول سالها باعث شده است که جامعه علمی فرضیه برسلو را بپذیرد ، تاکنون ، به طور مستقیم در راه حل آبی مشاهده نشده است.
وینسنت لاوالو ، که آزمایشگاه آن در دانشگاه کالیفرنیا ، ریورساید ، کاربا جدید آب را جدا می کند ، توضیح می دهد که این پروژه تقریباً یک دهه پیش آغاز شده است. ما کاتالیزورها را به عنوان بخشی از برنامه تحقیق من طراحی می کنیم و [carbenes] او توضیح می دهد که اغلب می تواند به عنوان قسمت های پشتیبان کاتالیزورهایی مانند لیگاندها مورد استفاده قرار گیرد. ” و این به نظر می رسد که یک لیگاند وحشتناک است – این چیزی را به هم نمی پیوندد ، به هیچ چیز واکنش نشان نمی دهد. اما ما می توانیم آن را منزوی کنیم.
کربنا ابتدا از دکتر آن زمان لاوالو سارا ماچاترا جدا شد ، که هم اکنون عضو دانشکده کالج بوته در اوویل است. هسته ساختار توسط هتروسیل پنج ساله با اتم های نیتروژن در هر دو طرف کربن دو و دوتایی متمایز می شود. هر نیتروژن همچنین به یک خوشه کربوره 10 وستر متصل است ، در حالی که کل ساختار کلر شده است (به فیلم مراجعه کنید). این کلرینگ چگالی الکترونیکی را از کربن دو آگاه دور می کند ، در حالی که اندازه بزرگ خوشه های کاربورانی نیز به محافظت جسمی خود کمک می کند.
خوشه های زرهی کربن
ماکوراتور توضیح می دهد: “ما می دانستیم که هالوژنینگ خوشه ها یک دستگیره کوچک از خوشه های کاربورانی را فراهم می کند – از بین بردن هیدروژن ها و جایگزین کردن آنها با هالوژن ها ، این واقعاً باعث افزایش پایداری این خوشه ها می شود ، که در آن مرحله کاملاً غیرقابل دسترسی هستند.” “بنابراین ما می دانستیم که این طراحی کلی خواهد بود ، اما نه تا چه اندازه.”
با ادامه کار دکترا ، مکارت به طور مرتب نمونه کاربن را برای ناخالصی ها آزمایش می کند. پس از انجام یکی از این آزمایشات ، او فهمید که در یک نقطه اثری از آب وارد نمونه شده است ، اما با کمال تعجب ، کاربنا بدون تغییر باقی مانده است.
او به یاد می آورد: “با گذشت زمان ، آویزان کردن به نمونه ، نگاه کردن به داده های NMR و این واقعیت که این تغییر نمی کند – و تاکنون باید پروتئین شود ، ما مجبور شدیم ایمیدازولیوم را اصلاح کنیم – تماشای آن در آن زمان جالب بود.”
وی می افزاید: “ما قبلاً این را در آزمایشگاه خود ندیده بودیم. بنابراین تغییر مسیر NMR زیادی وجود داشت که دوباره مراحل را طی می کرد ، واقعاً تأیید کرد که واقعاً اتفاق افتاده است.” ‘ [then] ما با اضافه کردن آب به طور عمدی به NMR ، آزمایشات را انجام دادیم. “
از آنجا که مکارت آماده حرکت از آزمایشگاه لاوالو بود ، این پروژه به همکارش وارون راویپرول تحویل داده شد ، که منجر به کار بیشتر شد و آب بیشتری به محلول THF حاوی یک کربوها به نقطه اشباع اضافه کرد و نشان می دهد که نمونه به مدت شش ماه بدون تغییر باقی مانده است. این تیم حتی در این شرایط موفق به سنتز کاربن شد.
کربنا
آلبرشت برکسل ، یک کارشناس کلن کاربن از دانشگاه کلن ، آلمان ، خاطرنشان می کند که در گذشته برای تثبیت گونه های بسیار واکنشی بارها و بارها از محافظ استریایی استفاده شده است. “چه [researchers] به سنتز و ویژگی های “فوق العاده محافظ” و “فوق العاده معلول” -ie رسیده اند. کاملاً بی انکار- دراو می گوید: -ههوروسیکلیک کاربن ، “او می گوید.
با این حال ، برکل خاطرنشان می کند که گروه وی قبلاً یک کاربا تولید کرده است که ضمن حفظ فعالیت کاتالیزوری ، در حضور مقادیر کمی از آب پایدار است. او همچنین معتقد است که رابطه با کار برسلو در مورد ویتامین B1 فروش مجدد است و خاطرنشان می کند که فرضیه برسلو نیازی به کاربن ندارد که در آب مایع پایدار باشد.
تیم Lavallo اعتراف می کند که اگرچه ساختار آنها دقیقاً شبیه آنزیم هایی نیست که Breslow در ذهن داشته است ، “به نوعی سایت فعال را با تهیه یک جیب محافظ تقلید می کند” که به نفع تشکیل کاربن است. “با این حال ، تحقیقات ما به طور واضح فرضیه برسلو را تأیید می کند که در شرایط مناسب می توان کاربندهای پایدار را در محیط آبزی تولید کرد.”
یینگ کای ل ، کارشناس شیمی کاربنووا ، مستقر در دانشگاه ملی سنگاپور ، کار را به عنوان “استراتژی اصلی برای نقاب زدن به واکنش پذیری ذاتی کربنا و محافظت از آن در برابر حملات ناخواسته” توصیف می کند. لوچ خاطرنشان می کند که بیش از یک قرن پیش ، کربن ها صرفاً کنجکاوی آزمایشگاهی در نظر گرفته می شدند. “در سال 1988 ، [Guy Bertrand and colleagues] دریافت که کربوهیدرات ها می توانند به اندازه کافی پایدار باشند تا “بطری” شوند ، بنابراین آنها را بلند می کند تا به سازهای مولکولی قدرتمند تبدیل شوند. ” [Lavallo’s team] او نشان می دهد که کربوهیدرات ها می توانند “هضم” تر باشند و من از دیدن برنامه های عملی که می تواند از این کلاس جدید کاربن ناشی شود ، هیجان زده ام. “
