Prijeđite na glavni sadržaj

Kisikove organske superbaze za nove kemijske procese

25.11.2014.

Razvoj novih i sve snažnijih organskih superbaza doprinosi svim granama kemijske industrije te je od izuzetne znanstvene i praktične važnosti iz jednostavnog razloga što superbaze predstavljaju nezamjenjive katalizatore u mnogim kemijskim pretvorbama, a u većini takvih reakcija, što je neki spoj jača baza to je ujedno efikasniji i učinkovitiji katalizator.

Kisikove organske superbaze za nove kemijske procese

Znanstvenici Grupe za kvantnu organsku kemiju IRB-a, dr. sc. Ines Despotović i dr. sc. Robert Vianello otkrili su potpuno nove dosad neistražene klase organskih superbaza koje se temelje na protoniranju kisikovog atoma u N-oksidima. 

Ove nove superbaze, osim što će otvoriti sasvim novi pravac u razvoju katalizatora u organskoj kemiji, naći će potencijalnu primjenu u cijelom nizu industrijskih procesa od proizvodnje nafte i naftnih derivata, farmaceutskoj industriji ili nanotehnologiji itd.

Do novih prodornih spoznaja o bazičnosti organskih molekula, odnosno njihovoj sposobnosti primanja protona, znanstvenici su došli vrlo točnim računskim metodama kojima su predvidjeli postojanje nove klase vrlo jakih organskih superbaza baziranih na N-oksidima. O važnosti i primjenjivosti ovih rezultata govori i činjenica da su objavljeni u jednom od najprestižnijih časopisa za kemiju Chemical Communication (IF = 6.718), koji objavljuje radove od širokog interesa za sva područja kemije, a koji ujedno i utiru nove istraživačke putove.

Procesi prihvaćanja i otpuštanja protona utjelovljuju najelementarnije kemijske reakcije, a često predstavljaju i početni korak mnogih organskih i biokemijskih transformacija pa je, stoga, za kemiju izuzetno važno razumijevanje reakcija prijenosa protona. S druge pak strane, razvoj novih i sve snažnijih organskih superbaza, spojeva koji se često nazivaju protonskim spužvama zbog njihove sposobnosti 'upijanja' protona, doprinosi svim granama kemijske industrije, iz jednostavnog razloga, što superbaze predstavljaju važne i nezamjenjive katalizatore u mnogim kemijskim pretvorbama te potiču kemijske transformacije bez neželjenih popratnih reakcija i suvišnih tvari.

Međutim, još uvijek je većina superbaza koje danas poznajemo relativno nestabilna i uskog područja primjene, a često i nedovoljno jaka. Također, postupak dobivanja superbaza često je složen i skup, a konačni proizvod je izuzetno toksičan i slabo topljiv u nepolarnim otapalima koja se koriste u organskoj sintezi. Upravo zato je veliki izazov moderne organske kemije pronaći nove, učinkovitije i ekološki prihvatljivije superbaze, a upravo to je pošlo za rukom ruđerovim znanstvenicima.

U radu pod naslovom 'Engineering exceptionally strong oxygen superbases with 1,8-diazanaphthalene di-N-oxides' prikazan je princip izgradnje novih i izuzetno jakih organskih superbaza temeljen na zamjeni poznatih i dobro okarakteriziranih molekula s dvije N-oksid skupine, koje su pozicionirane dovoljno blizu da takvi spojevi pokazuju iznimnu bazičnost i u plinskoj fazi i u industrijski važnom otapalu acetonitrilu.

Primjena izuzetno jakih organskih superbaza u industrijskim procesima sigurnija je, djelotvornija i prihvatljivija za okoliš.

Spomenuti rezultati značajni su i zbog činjenice da po prvi puta ukazuju na vrlo visoku bazičnost kisikovih spojeva, koja nadmašuje bazičnost gotovo svih do sada poznatih i priređenih organskih superbaza, a koje su u velikoj većini bazirane na protoniranju dušikovog atoma.

U svjetlu sve većeg interesa akademske i gospodarske zajednice za visoko bazičnim sustavima te povezanim bazičnim katalizatorima i metalnim ligandima, rezultati prezentirani u ovom radu otvorit će novi pravac istraživanja u tim područjima i usmjeriti pažnju prema upotrebi N-oksida u dizajnu naprednih organskih materijala.

Kao glavni uzrok ovako visoke bazičnosti proučavanih N-oksida identificirana je sterička nestabilnost inicijalnih baza, dok je stabilizacijski doprinos uslijed vodikove veze nastale nakon protoniranja gotovo zanemariv, što su dvije činjenice u potpunoj suprotnosti s onime što je do danas poznato za većinu analognih klasa dušikovih superbaza u kojima upravo novonastala vodikova veza u protoniranoj formi predstavlja dominantan efekt koji povećava sposobnost primanja protona tih molekula.

''Ovaj rad predstavlja putokaz sintetskim kemičarima u pripravi novih organskih materijala poboljšanih svojstava, a praktična upotreba sve jačih baza unaprijedit će i skratiti postojeće te omogućiti neke nove i do sada nepoznate kemijske transformacije. S obzirom da korištenje anorganskih baza u industrijski važnim reakcijama često uzrokuje ekološka oštećenja, primjena izuzetno jakih organskih alternativa u industrijskim procesima bila bi sigurnija, djelotvornija i prihvatljivija za okoliš. Kao takve, organske baze bile bi pogodne za tzv. zelenu kemiju - kemiju koja osmišljava, sintetizira i primjenjuje kemijske produkte i procese neškodljive za okoliš, te na taj način sprječava nastajanje onečišćenja i čuva prirodu.'' – zaključio je dr. sc Vianello.

INFOGRAFIKA SUPERBAZE

Kontaktirajte nas

Ova stranica koristi kolačiće

neki od tih kolačića nužni su za ispravno funkcioniranje stranice, dok se drugi koriste za praćenje korištenja stranice radi poboljšanja korisničkog iskustva.

Za više informacija pogledajte naše uvjete korištenja.

  • Kolačići koji su nužni za ispravno funkcioniranje stranice. Moguće ih je onemogućiti u postavkama preglednika.