Σπάζουν δεσμούς με υπερήχους και δημιουργούνται νέες μη αναμενόμενες αντιδράσεις

Πηγή: Chemical & Engineering News, 22 Μαρτίου 2007

Ένα επίτευγμα από ειδικούς του Πανεπιστημίου του Ιλινόις ανοίγει νέους δρόμους στη συνθετική χημεία. Κατάφεραν να διαλύσουν κυριολεκτικοί τους δεσμούς μεταξύ ατόμων με έναν καινούργιο τρόπο αντί των γνωστών προσεγγίσεων που χρησιμοποιούν οι χημικοί, προκειμένου να προκληθεί χημική αντίδραση (Nature 2007, 446, 423).

Η εφαρμογή μιας δύναμης (πορτοκαλιά βέλη) στα δύο ισομερή του βενζοκυκλοβουτενίου (benzocyclobutene) τα αναγκάζει να αλλάξουν δομή δημιουργώντας ένα νέο δακτύλιο. Το αριστερό ισομερές είναι cis και το δεξιό είναι σε trans μορφή, αλλά παράγεται το ίδιο προϊόν (στη μέση). Οι πορφυρές σφαίρες δείχνουν τις μέθοξυ ομάδες, ενώ τα μαύρα βέλη δείχνουν την κατεύθυνση της τροχιακής περιστροφής.

Οι χημικοί χρησιμοποιούν συνήθως τη θερμότητα, το φως, την πίεση, τους καταλύτες ή τους ηλεκτρικούς σπινθήρες για να ξεκινήσουν οι χημικές αντιδράσεις. Ο Jeffrey Moore και οι συνάδελφοι του στο πανεπιστήμιο του Ιλλινόις, Urbana-Champaign, έχουν χρησιμοποιήσει για πρώτη φορά μηχανική ενέργεια (υπερήχους) για να προκαλέσουν το άνοιγμα των δακτυλίων σε οργανικές ενώσεις με σκοπό να φτιάξουν προϊόντα που δεν προβλέπονται από τους κανόνες της τροχιακής συμμετρίας.

Στο πείραμα ο Moore αποδεικνύει ότι μηχανικές δυνάμεις μπορούν να ενεργοποιήσουν αντιδράσει με ελεγχόμενο τρόπο, ανοίγοντας έτσι έναν εντελώς καινούργιο δρόμο έρευνας για τους ειδικούς οι οποίοι ασχολούνται με τη συνθετική χημεία. Πιστεύεται ότι μέσω του νέου επιτεύγματος η ημέρα που, ανθεκτικά πλαστικά αλλά και τεχνητά οστά θα είναι φτιαγμένα από συνθετικό πολυμερές, δεν βρίσκεται πλέον πολύ μακριά.

Η μηχανική δύναμη έχει χρησιμοποιηθεί σπανίως σε τέτοιου είδους πειράματα στο παρελθόν και μόνο σε πρώιμο επίπεδο που αφορούσε τη διάσπαση μεγάλων αλυσίδων πολυμερών.

Τώρα όμως ο ο Moore και οι συνεργάτες του είδαν ότι η εφαρμογή υπερήχων σε ένα διάλυμα μορίων μπορεί να προκαλέσει αντιδράσει που οδηγούν  κάθε φορά στη διάσπαση ενός ατομικού δεσμού. Η ερευνητική ομάδα προσέδεσε δύο πολυμερή σε ένα μόριο που ονομάζεται BCB (benzocyclobutene) και βομβάρδισε τα πολυμερή με υπερήχους. Αυτό προκάλεσε τελικώς - με χρήση της κατάλληλα ποσότητας υπερήχων - τη διάσπαση των δεσμών του μορίου, αναγκάζοντας το να αλλάξει τη δομή του.