Amsterdam Universitetinin və Nijmegendəki HFML-FELIX institutunun tədqiqatçıları birgə səylə tiokarbamid əsaslı orqanokatalizatorun molekulyar strukturu, həmçinin reaktivlərlə bağlandıqda məruz qaldığı dəqiq struktur dəyişiklikləri haqqında ətraflı məlumat verə bildilər. Onlar molekulyar şüa təcrübələri və kvant kimyəvi hesablamaları ilə birlikdə FELIX sərbəst elektron lazerinin infraqırmızı şüalanmasından istifadə edərək katalizatorun və katalizator-reaktiv kompleksin dəqiq həndəsəsini aydınlaşdırdılar.

Tədqiqatçılar öz nəticələrini Journal of Physical Chemistry Letters jurnalında dərc ediblər . Bu, katalizləşdirilmiş reaksiyaların reaktiv aralıqlarını tez tutmağa və bununla da yeni və daha səmərəli orqanokatalizatorların rasional dizaynına yol açır.

Dəqiq nəzarətə imkan verir

Katalizatorlar kimyada mühüm komponentlərdir və qida istehsalı, əczaçılıq sintezi və davamlı enerji kimi müxtəlif proseslərdə kimyəvi çevrilmələrə imkan verir. Bir çox katalizator metal əsaslıdır ki, bu da onları bahalı, ekoloji cəhətdən təmiz və tez-tez zəhərli hala gətirə bilər.

Son illərdə ucuz, dayanıqlı, təhlükəsiz və ekoloji cəhətdən təmiz olma potensialına malik kiçik metalsız molekullar olan orqanokatalizatorların meydana çıxması müşahidə edilmişdir. Bunlar eyni zamanda eyni molekulun üstünlük təşkil edən konformasiya variantlarının (enantiomerlərin) əmələ gəlməsinə dəqiq nəzarət etməyə imkan verən yüksək enantioselektivliyi təmin edə bilər ki, bu da bioloji fəaliyyətə gəldikdə çox vacibdir.

Molekulyar Fotoniklərdən professor Uibren Yan Bumanın rəhbərlik etdiyi Amsterdam-Nijmegen tədqiqat qrupu son məqalələrində orqanokatalizatorların dəqiq molekulyar həndəsəsini təyin etmək üçün uğurlu yanaşma təqdim edir – onların doğma vəziyyətində, eləcə də reaktivi bağlayarkən katalitik fəaliyyət zamanı.

Onlar sabit konformasiyada reaktivləri bağlamaq üçün çoxsaylı hidrogen bağlarına əsaslanaraq fermentə bənzər şəkildə işləyən orqanokatalizatorlar sinfinin nümunəsi kimi “Takemoto katalizatorunun” fəaliyyət rejimini araşdırdılar . Katalizatorun strukturu və müvafiq molekullararası və molekuldaxili qarşılıqlı təsirlər haqqında dəqiq və etibarlı məlumatların əldə edilməsi yeni və daha səmərəli orqanokatalizatorların rasional dizaynı üçün çox vacibdir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=2612643799&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1750136416&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-06-infrared-spectroscopy-captures-action-organocatalyst.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM3LjAuNzE1MS4xMDQiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTA0Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTA0Il0sWyJOb3QvQSlCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1750136415476&bpp=1&bdt=107&idt=80&shv=r20250612&mjsv=m202506100101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750136415%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750136415%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750136415%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C336x280%2C1905x945&nras=2&correlator=1482866540555&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2748&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95353387%2C95362436%2C95362656%2C31092948%2C95362801%2C95359266%2C95362806%2C95363072%2C31091638&oid=2&pvsid=411581049277702&tmod=481841775&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=1306

Daha çətin, daha yaxşı nəticələr

Buma və əməkdaşlarının təqdim etdiyi metod Hollandiya Tədqiqat Şurası NWO tərəfindən idarə olunan HFML-FELIX institutunun FELIX sərbəst elektron lazerindən istifadə edərək infraqırmızı spektroskopiyaya əsaslanır.

Katalitik reaksiyalarda iştirak edən ara məhsulların infraqırmızı barmaq izlərini əldə etmək əvvəllər də mümkün olub, ancaq idarə etmək və manipulyasiya etmək daha asan olan ion növlər üçün. Neytral növlərin iştirak etdiyi reaksiyalara dair araşdırmalar indiyə qədər əlçatmazdır.

Təcrübələr katalizator və reaktivin molekulyar şüasını FELIX infraqırmızı lazer işığı ilə birləşdirməklə həyata keçirilmişdir ki, bu da geniş spektral diapazona (650-dən 3500 sm ^-1 -ə qədər ) çıxış imkanı verir. Katalizatorun özünün əsas barmaq izi vibrasiya xüsusiyyətləri, həmçinin nitroolefin reaktivi ilə incə qarşılıqlı təsirlərə həssas olan vibrasiya rejimləri bu diapazonda tapılır.

Tədqiqatçılar katalizatorun və katalizator-reaktiv kompleksin birmənalı xarakteristikasına misli görünməmiş təfərrüatda nail olmaq üçün əldə edilmiş ətraflı İQ barmaq izlərini (struktur, molekuldaxili və molekullararası qarşılıqlı təsirlər və hidrogen bağının formalaşması) kvant kimyəvi hesablamaları ilə birləşdirdilər.

Reaktiv ara məhsulun “dondurulması”

Anlamaq lazımdır ki, katalizator-reaktiv kompleksində katalizator daha yüksək enerjiyə malik olan təcrid olunmuş katalizatordan tamamilə fərqli bir quruluşa sahib olmalıdır. Molekulyar şüanın genişlənməsi zamanı yüksək toqquşma sürəti şərtləri, nəticədə reaksiyanın son nəticəsini qabaqlayan reaktiv ara məhsulu “dondurmağa” imkan verir. Beləliklə, tədqiqat katalizatorun fəaliyyət rejimini aydınlaşdırmağa imkan verdi .

Hazırkı nəticələr yüksək perspektivlidir, çünki onlar əlavə imkanları əlçatan edir – məsələn, birdən çox reaktivin iştirak etdiyi katalitik reaksiyaların reaktiv aralıq məhsulları üzrə oxşar tədqiqatlar. Bundan əlavə, təqdim olunan metodologiya geniş tətbiq oluna bilər və beləliklə, reaktiv ara maddələrin indiyədək qeyri-müəyyən olaraq qaldığı digər müvafiq orqanik və metal katalizli reaksiyaların geniş spektri üzrə oxşar tədqiqatlar üçün yeni zəmin yaradır.

Daha çox məlumat: Piero Ferrari və digərləri, Katalitik Reaksiya Mexanizmlərinə İşıq: Tiokarbamid əsaslı Organokatalizatorların Konformasiyasının və Orta İnfraqırmızı Spektroskopiyadan istifadə edərək Nitroolefinlərlə Qarşılıqlı Təsirinin Aşkarlanması, Fiziki Kimya Məktubları Jurnalı (2025). DOI: 10.1021/acs.jpclett.5c01093

Jurnal məlumatı: Fiziki Kimya Məktubları Jurnalı 

Amsterdam Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir