Nuevos conocimientos sobre el "entrenamiento" de compuestos químicos altamente reactivos
¿Son posibles los ataques selectivos?
Las moléculas altamente reactivas no pueden sobrevivir mucho tiempo en la naturaleza. Por eso, si los investigadores quieren estudiarlas más de cerca, tienen que producirse en condiciones de laboratorio muy específicas. En comparación con las moléculas "normales", muchas de estas diminutas partículas tienen una característica distintiva: simplemente se unen a todo lo que las rodea y, por tanto, son muy difíciles de dirigir. Dirigidos por el Dr. Jonas Warneke, los investigadores del Instituto Wilhelm Ostwald de Química Física y Teórica de la Universidad de Leipzig han realizado un avance decisivo en el estudio de un tipo de partículas altamente reactivas. Basándose en sus investigaciones, ahora comprenden las "preferencias de unión" de estas partículas.
El Dr. Jonas Warneke explica la química de las moléculas especialmente reactivas que se investigan en el Instituto Wilhelm Ostwald. El Dr. Jonas Warneke explica la química de las moléculas especialmente reactivas que se investigan en el Instituto Wilhelm Ostwald.
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Su investigación sirve de base para el uso selectivo de estas moléculas altamente reactivas, por ejemplo, para generar nuevas estructuras moleculares o para unir "residuos" químicos peligrosos y eliminarlos de este modo.
Lo que tienen en común las moléculas y las personas
En realidad, las moléculas y las personas tienen mucho en común. Hay quienes son letárgicos y prefieren mantenerse al margen, y hay quienes son muy activos y extrovertidos. Y luego están los que están tan descontentos con su situación que atacan al azar a todo el mundo en su entorno. Si se quiere conseguir que se comporten de forma social, primero hay que entender el motivo de sus ataques. Los químicos trabajan con compuestos altamente reactivos de forma similar. Dada su excepcional reactividad, las síntesis dirigidas (la producción de una molécula específica) con estos compuestos son extremadamente difíciles. Si se quiere que estos compuestos altamente reactivos reaccionen con una molécula específica, esto suele fallar porque, en cambio, reaccionan con el disolvente de su entorno. Se unen a todo lo que se cruza en su camino. "Pero ésta es, de hecho, la gran oportunidad que ofrecen estos compuestos. Son capaces de inducir incluso a pequeñas moléculas y átomos muy poco reactivos a reaccionar de formas que no habrían sido posibles de otro modo", explica Warneke.
Dirigir compuestos altamente reactivos
Desde hace varios años, los investigadores del Instituto Wilhelm Ostwald han estudiado un tipo especial de compuesto altamente reactivo con doce átomos de boro que puede unirse incluso a los gases nobles menos reactivos. Once átomos de boro tienen un compañero de unión (llamado sustituto), mientras que el duodécimo átomo de boro lleva a cabo el ataque. ¿Cómo podemos dirigir estos compuestos altamente reactivos para que en el futuro sean posibles las síntesis dirigidas? Para responder a esta pregunta, los investigadores produjeron estos compuestos altamente reactivos en el entorno sin disolventes y sin aire de un espectrómetro de masas y, de este modo, aislaron los compuestos de forma que no hubiera compuestos en su entorno a los que pudieran atacar.
En un segundo paso, los compuestos altamente reactivos fueron alimentados selectivamente con compañeros de reacción a los que atacaron. Los investigadores descubrieron que la "agresividad" de los compuestos cambiaba cuando se alteraban los sustituyentes. "Esto no fue sorprendente al principio", dice Warneke. "Sin embargo, luego descubrimos que la propensión al ataque no se volvía simplemente más fuerte o más débil como resultado de este intercambio de átomos, sino que dependía fuertemente de qué socio de reacción estaba presente". Los investigadores pudieron demostrar que los sustituyentes tienen una gran influencia en la reactividad[KG1] y rastrear las preferencias de reacción hasta un enlace químico muy específico que se forma en distintos grados dependiendo del compañero de reacción.
Este hallazgo sorprendió a los investigadores porque en química este tipo de enlace se encuentra más comúnmente con los compuestos metálicos y no con los compuestos de boro estudiados, que pertenecen a los compuestos no metálicos. Esta hipótesis fue finalmente demostrada más allá de toda duda razonable mediante métodos experimentales y teóricos especiales llevados a cabo por el grupo de investigación de Warneke en colaboración con los grupos de trabajo dirigidos por el Prof. Dr. Knut Asmis y el Prof. Dr. Ralf Tonner, ambos del Instituto Wilhelm Ostwald. El grupo seguirá investigando junto con sus socios de Wuppertal. Esperan poder utilizar moléculas como el monóxido de carbono o el nitrógeno del aire de esta forma para realizar síntesis específicas. Pero Warneke afirma que aún queda mucho camino por recorrer antes de que eso ocurra.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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