EN

Pysäytyskuvia kemiallisista reaktioista: reaktiivinen välituote karakterisoitiin

1.10.2014


Kanadalais-suomalaisen yhteistyön tuloksena tutkijat ovat ensimmäistä kertaa onnistuneet eristämään ja karakterisoimaan tärkeän kemiallisen reaktion välituotteen, jonka olemassaolosta on aiemmin ollut vain epäsuoria todisteita. Tutkimusprojektiin osallistuivat professori Warren Piersin (University of Calgary) sekä akatemiatutkija Heikki M. Tuonosen (Jyväskylän yliopisto) tutkimusryhmät.

Kemialliset reaktiot tapahtuvat yhdessä vaiheessa vain ani harvoin. Lähtöaineiden muuttuminen tuotteiksi etenee askeleittain välivaiheiden kautta. Osa reaktioaskeleista voi olla hyvin nopeita, mistä syystä monia välituotteita ei koskaan pystytä tutkimaan perinteisillä kemiallisilla karakterisointimenetelmillä. Tällöin reaktion tapahtumista, eli kemiallisesta reaktiomekanismista, saadaan vain vähän tietoa.

Tuoreessa Nature Chemistry -lehden artikkelissa professori Piersin tutkimusryhmä raportoi, kuinka se onnistui karakterisoimaan välituotteen Lewisin happo-emäs-parien avulla tapahtuvasta hydrosilylaatiosta. Kyseinen reaktio on yksi käytetyimpiä tapoja valmistaa organopiiyhdisteitä.

– Tulokset ovat merkittäviä, koska ne kertovat yksityiskohtaisesti sen, mitä kemiallisen reaktion ensimmäisten askeleiden aikana tapahtuu, professori Piers sanoo.

– Se on kuin ajaisi aina Kanadan halki länsirannikolta itärannikolle sokkona, kunnes sitten näkisi Kalliovuoret heti matkaan lähdön jälkeen: henkeäsalpaava hetki.

Reaktiivisen välituotteen karakterisointi on huomattava saavutus, mutta vain osa tehtyä tutkimusta. Yhtä tärkeää on ymmärtää syyt sille, miksi välituote saatiin juuri tässä tapauksessa eristettyä. Tähän kysymykseen akatemiatutkija Tuononen etsi vastauksia teoreettisten mallinnusmenetelmien avulla.

– Tulokset osoittavat, että meille kävi kuin Kultakutrille vanhassa lastensadussa: kaiken täytyi olla “juuri sopivaa”, akatemiatutkija Heikki M. Tuononen vertaa. Mallinnuksen avulla saimme selville ne tekijät, jotka vaikuttavat eniten välituotteen pysyvyyteen. Voimme nyt suunnitella lisää vastaavia yhdisteitä, jotka ovat vielä pysyvämpiä. Tämä avaa mahdollisuuden tutkia niitä myös kokeellisesti, jolloin saamme lisää tietoa reaktiomekanismin eri vaiheista.

Artikkeli “Direct observation of a borane–silane complex involved in frustrated Lewis-pair-mediated hydrosilylations” tekijöiltä Adrian Y. Houghton, Juha Hurmalainen, Akseli Mansikkamäki, Warren E. Piers ja Heikki M. Tuononen julkaistiin Nature Chemistry julkaisusarjan verkkosivustolla 28.9.2014. http://dx.doi.org/10.1038/nchem.2063

 

Kuvassa: Reaktiivisen välituotteen muodostuminen -80°C lämpötilassa havaitaan värin muutoksesta. Kuva Adrian Houghton ja Akseli Mansikkamäki.

 

 

Tutkimusta rahoittivat Suomen Akatemia (H.M.T) ja Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (W.E.P).

Lisätietoja:
Heikki M. Tuononen, puh. +358 40 805 3713, heikki.m.tuononen@jyu.fi
Warren E. Piers, puh. +1 403 220 5746, wpiers@ucalgary.ca

Seuraa meitä:
FacebookSlideshareTwitterYoutube
VAIHDE 029 533 5000
KIRJAAMO 029 533 5049
FAKSI 029 533 5299
   
SÄHKÖPOSTI etunimi.sukunimi@aka.fi
AUKIOLO Arkisin 8.00-16.15
   
HENKILÖHAKU »
YHTEYSTIEDOT, LASKUTUS  JA
REKISTERISELOSTEET»
KYSYMYKSET JA PALAUTE »