 Исследователи сообщают о катализе весьма специфической химической реакции, где первым ингредиентом является кислород из воздуха, а вторым является выборочно «окисленная» органическая молекула. Простой соединение марганца катализирует эту реакцию. Этот тип методологии является важным шагом для открытия новых катализаторов для конверсии метана в метанол или экологических химических процессов для фармацевтического производства.
Реакции с кислородом (O2) часто являются хаотичными, неспецифическими и трудно контролируемыми. Достаточно представить себе, как трудно контролировать огонь, и как быстро могут ржаветь автомобили без надлежащего ухода.
Для нашего организма также существует непосредственная опасность: свободные радикалы, которые атакуют наш организм, возникают из кислорода в воздухе, которым мы дышим. Мы нуждаемся в кислороде - но он может нас убить, в конце концов.
Кислород содержит 21% газов в воздухе, и многие необходимые биогеохимические и промышленные процессы зависят от него. Однако то, как ферменты усваивают кислород, может вдохновить ученых на гораздо более эффективное использование этого ресурса.
Исследователи Университета Южной Дании работают с химическим манипуляциям кислорода из воздуха. Теперь они обнаружили способ контролировать химическую реакцию органической молекулы с кислородом таким образом, что только одно конкретная ее часть «окисляется». Это прототип химической реакции для многих процессов, которые включают в себя химическую реакцию с кислородом. Одним из примеров является конверсия метана в метанол.
Каждый день большое количество метана сжигается при добыче полезных ископаемых и нефти, и сжигание может рассматриваться как вспышки, если смотреть из космоса. В дополнение к усугублению парникового эффекта через выделение метана и его продуктов сгорания CO2, весьма ценный источник химической энергии тратится впустую.
Если промышленность будет иметь практический способ преобразовать метан в жидкий метанол, то им больше не придется сжигать столько топлива, богатого ценной энергией. Исследователи работали над синтезом простого координационного комплекса органической молекулы с марганцем для совершенно иной цели, и не ожидали, что атомы кислорода могут появиться в продукте. Проводя реакцию под меченным изотопами кислородом, они могли видеть, как эти атомы возникают из кислорода в воздухе.
Хотя исследователи были удивлены тем, как легко произошла «избирательная» реакция с кислородом из воздуха, они не были удивлены тем, что марганец оказался «волшебным ингредиентом». Марганец известен как металл, и от из биологии известно, что ионы металлов, таких как железо, медь и марганец, важны для существенных биологических процессов, использующих кислород. Например, железо необходимо для транспортировки кислорода в организме человека. Тысячи других биологических реакций включают ионы металлов в качестве кофакторов для ферментов, ответственных за метаболизм кислорода. Вероятно, наиболее важная реакция – фотосинтез, зависит от марганца, чтобы катализировать окисление воды с получением кислорода, которым мы дышим.
|
