德国化学家成功合成含有两种不同金属原子的二茂金属

德国化学家成功合成含有两种不同金属原子的二茂金属茂金属化学的进步导致了"杂多金属"夹层分子的合成，这种分子的创造具有挑战性，但却为新的化学发现和工业应用提供了潜力。安德烈-舍费尔（AndréSchäfer）和英格-比绍夫（IngaBischoff）在实验室中与他们的新型二茂金属样品。图片来源：萨尔州大学/ThorstenMohr没有人确切知道目前有多少种三明治分子，但数量肯定数以千计。它们都有一个共同点：在两个碳原子的扁平环之间有一个金属原子。至少在2004年之前，人们一直是这么认为的，直到塞维利亚大学的一个研究小组有了惊人的发现。长期以来，这种含有两个锌原子的"二茂金属"一直是同类作品中的佼佼者，直到去年英国的一个研究小组成功合成了一种非常类似的含有两个铍原子的分子。但现在，德国萨尔州大学安德烈-舍费尔博士研究小组的博士生英格-比肖夫（IngaBischoff）又向前迈进了一大步。她成功地在实验室中合成了世界上第一个"异双金属"夹层复合物--一种含有两种不同金属原子的二茂金属。理论与实践的突破2004年发现第一个茂金属后不久，理论研究表明它不一定要含有两个完全相同的金属原子，含有两个不同金属原子的复合物也应该是稳定的。这些预测是在利用功能强大的计算机进行量子化学建模计算的基础上得出的。尽管预测了这种分子的稳定性，但在英格-比绍夫取得目前的突破之前，所有在实验室中制造这种分子的尝试都没有成功。"当你意识到手中握着的是什么时，你会感到非常兴奋和特别。肉眼看上去，它只是另一种白色粉末。但我仍然清楚地记得，当我们第一次在电脑屏幕上看到实验测定的分子结构时，我们知道我们有了一个含有两种不同金属原子的三明治分子，"安德烈-舍费尔博士说。"选择哪种碳环和在碳环之间包围哪种金属原子一样重要。这一点至关重要，因为环状碳环和金属原子的电子结构必须相互匹配，我们的'异双金属二茂金属'中包含的金属是锂和铝。计算预测这两种金属将是合适的候选金属，因为它们的电子结构在某些意义上与两个锌原子的电子结构相似，我们知道这两种金属可以形成稳定的二茂金属。"但是，听起来简单明了的事情却花了几个月的时间才实现。事实证明，这种分子非常活跃，只能在惰性氮气或氩气毯下合成、储存和分析。如果它接触到空气，就会直接分解。一旦合成了这种分子，就需要对其进行表征，这就需要萨尔州大学的整个科学家团队的参与。他们的工作成果现已发表在备受推崇的《自然-化学》杂志上。"我们的杂多金属二茂金属实际上代表了一类全新的夹层分子。"小组负责人AndréSchäfer博士说："谁知道呢，也许有一天它也会被写进学生的教科书中。但首先，我们需要进一步研究它。目前，我们对它的结构有了很好的了解，但对它的反应性仍然知之甚少。如果我们找到其他合适的金属原子组合，将来很可能合成出其他夹杂多金属的二茂金属。"1973年，德国化学家恩斯特-奥托-费舍尔（ErnstOttoFischer）和英国化学家杰弗里-威尔金森（GeoffreyWilkinson）获得诺贝尔奖，以表彰他们在有机金属（即所谓的夹心化合物）化学方面独立完成的开创性工作，这凸显了这类分子的巨大意义。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1431062.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1431062.htm

科学家重振百年前的有机合成技术 实现更安全、可持续的生产

科学家重振百年前的有机合成技术实现更安全、可持续的生产我们可以把它想象成微观层面上的乐高游戏--化学家把简单的积木连接起来，创造出复杂的分子，就像把乐高积木拼接在一起，形成错综复杂的结构一样。拼图中的一个关键步骤就是在两个碳原子之间建立一个键。就像乐高积木的钉子和反钉子一样，碳原子必须相互配合才能轻松组合在一起。然而，有一个问题：有机化合物中活性最强的碳原子通常带有正电荷，这使得它们彼此不相容。试想一下，用钉子连接两块乐高积木，它们根本无法粘在一起。研究人员的导师指明了方向，却被忽视了早在19世纪有机化学发展初期，研究人员就发现了解决这一问题的巧妙办法，即使用所谓的有机金属化合物。通过将碳与锌或镁等金属结合，他们可以将碳原子的电荷从正极转换为负极。这种"极性开关"可以与其他有机分子形成合适的组合，为化学创造开辟了广阔的天地。镁最有影响力的发现之一是法国化学家维克多-格里尼亚尔（VictorGrignard）的发现，他发现了一种利用唾手可得的镁制造有机衍生物的方法。这项技术意义重大，为他赢得了1912年的诺贝尔奖。格里尼亚尔的方法彻底改变了这一领域，但也有其缺点。研究Barbier机械化学反应的作者（J.V.Nallaparaju、T.Nikonovich、T.Jarg、D.Merzhyievskyi、R.Aav、D.G.Kananovich）和他们研究中使用的关键设备--振动磨。资料来源：塔林理工大学（TalTech）高活性的含金属分子不稳定，暴露在湿气或空气中很容易分解，因此难以进行工业规模的应用。解决这一问题的办法是只生成有机金属化合物的短寿命中间体，这些中间体在相同的环境中不断发生反应，生成稳定的化合物。格里尼亚尔的科学老师菲利普-巴比耶最初尝试用这种方法连接碳原子，但结果并不令人满意--所需产物的产量很低。故事在这里出现了一个具有讽刺意味的转折：他责成格里尼亚尔改进他的方法，从而催生了这一诺贝尔获奖发现。然而，菲利普-巴比耶本人尽管是有机金属化学的先驱，却从未获得过同样的赞誉。TalTech的化学家们化腐朽为神奇一个多世纪后，由RiinaAav教授和高级研究员DzmitryKananovich博士领导的TalTech超分子化学研究小组的化学家们为被遗弃的Barbier法注入了新的活力。他们发现，在一种名为振动磨的设备中，不使用溶剂将化学品与金属镁混合在一起，无论是在效率还是在环保方面，都会有非凡的改进，而不是像化学家们多年来的传统做法那样在有机溶剂中混合化学品。这一令人兴奋的进展使Barbier方法再次成为关注的焦点，使其与著名的格氏方法一样有效。研究成果最近发表在化学领域的权威科学期刊之一《AngewandteChemieInternationalEdition》上。研究人员使用的技术被称为机械化学，尽管这种方法自古以来就广为人知，但长期以来一直被有机合成科学界所摒弃，转而使用更为传统的基于溶液的化学方法。想象一下用研磨机研磨咖啡豆的情景。这就是许多机械化学装置的外观和功能。它们通过快速混合、研磨固体物质，而不是混合溶液来进行化学反应。一个世纪前的环保解决方案为什么这种古老的技术会再次受到欢迎？答案在于它对环境和安全标准的益处。机械化学避免了使用危险的有机溶剂，而有机溶剂对人类和地球都构成了严重威胁。有机金属化合物的制备是化学中一个特别令人兴奋的重点领域，许多受人尊敬的研究小组都在探索这一方向。在他们的研究中，来自TalTech的团队重新审视了Barbier最初的想法，使有机金属化合物的使用更加直接和方便。这种新方法的一个令人兴奋之处在于它对空气甚至某些弱酸的耐受性，而这些物质与传统方法并不兼容。由于有机金属化合物仅作为中间体短暂存在，并能继续反应生成最终产物，因此这一发现有望彻底改变许多有价值物质的生产方式。想想这将如何改变我们的生产方式。它可以带来更简单、更安全、更环保的工艺，尤其是在生产具有重大影响的物质的行业，如制药业。TalTech团队现在希望进一步推进这一创新，旨在通过机械化学生产方法改变制药行业。他们正与来自其他11个欧洲国家的研究人员合作开展IMPACTIVE项目，致力于将这些优势变为现实。机械化学的重新发现和进步可能是开启化学工业新机遇的钥匙，使化学工业更安全、更可持续，造福子孙后代。这堪称是新与旧的融合，有望带来更加光明的未来。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1399899.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1399899.htm

新催化剂可将废物转化为有价值的环保产品

新催化剂可将废物转化为有价值的环保产品这种新的催化剂旨在向脂肪族碳氢化合物添加官能团，脂肪族碳氢化合物是仅由氢和碳组成的有机化合物。这些碳氢化合物通常不与水混合，由于缺乏官能团而形成独立的层。通过在这些碳氢化合物链中加入官能团，可以大大改变材料的特性，使其更容易回收。"天然气中的甲烷是最简单的碳氢化合物，只有碳-氢（CH）键。油和聚合物有碳原子链，由碳-碳（CC）键连接，"Sadow解释说。脂肪族碳氢化合物构成了大量的石油和精炼石油产品，如塑料和机油。这些材料"没有其他功能团，这意味着它们不容易被生物降解，"Sadow说。"因此，长期以来，催化领域的一个目标是能够将这些种类的材料，添加其他原子，如氧气，或从这些简单的化学品中建立新的结构。"不幸的是，向碳氢化合物链添加原子的传统方法需要大量的能量投入。首先，石油被加热和加压"裂解"成小的构建块。接下来，这些构件被用来生长链。最后，在链的末端添加所需的原子。在这种新方法中，现有的脂肪族碳氢化合物无需裂解，在低温下就能直接转化。Sadow的团队之前使用一种催化剂来打破这些碳氢化合物链中的CC键，同时将铝连接到较小的链的末端。接下来，他们插入了氧或其他原子以引入功能团。为了开发一个互补的过程，该团队找到了一种避免CC键断裂步骤的方法。根据起始材料的链长和产品的理想特性，研究人员想缩短链或简单地添加氧功能团。如果能避免CC裂解，原则上可以只把链从催化剂转移到铝上，然后加入空气来安装官能团。Sadow解释说，这种催化剂是通过将一种市售的锆化合物附着在市售的二氧化硅-氧化铝上合成的。这些物质都是地球上丰富的、廉价的，这对未来潜在的商业应用是有利的。此外，催化剂和反应物在可持续性和成本方面也很有优势。铝是地球上最丰富的金属，所使用的铝反应物的合成不会产生废弃的副产品。基于氧化锆的催化剂前体在空气中是稳定的，容易获得，并在反应器中被激活。因此，与很多对空气极其敏感的早期有机金属化学不同，这种催化剂前体很容易处理。这种化学反应是朝着能够影响各种塑料的物理特性的方向迈出的一步，例如使它们更坚固和更容易着色Sadow把这个项目的成功归功于iCOUP的合作性质。埃姆斯国家实验室的佩拉斯小组利用核磁共振（NMR）光谱学研究了催化剂结构。康奈尔大学和阿贡国家实验室的Coates、LaPointe和Delferro小组研究了聚合物结构和物理特性。伊利诺伊大学的Peters小组对聚合物功能化进行了统计建模。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350043.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350043.htm

电子亲和力的释放：扁平富勒烯碎片拥有令人惊讶的化学能力

电子亲和力的释放：扁平富勒烯碎片拥有令人惊讶的化学能力即使没有富勒烯的对称性和曲率，所设计的保持五边形子结构的扁平富勒烯片段也显示出与富勒烯相同的电子接受特性。资料来源：YAP有限公司综合细胞材料科学研究所（iCeMS）的小组负责人深泽爱子说："我们的工作可以在广泛的应用中带来新的机会，例如半导体、光电转换装置、电池和催化剂。"Buckminsterfullerene（或简称'buckyball'）是一种分子，其中60个碳原子结合在一起，形成一个球形。它因与著名建筑师巴克明斯特-富勒设计的测地穹顶结构相似而得名，其独特的结构不断引起科学家的兴趣。巴克明斯特-富勒烯和相关的具有不同数量碳原子的球形碳簇被俗称为富勒烯，是以富勒的姓氏命名的。它们最吸引人的特征之一是接受电子的能力，这一过程被称为还原。由于其接受电子的特性，富勒烯及其衍生物已被广泛地研究为有机薄膜晶体管和有机光伏中的电子传输材料。然而，与其他传统的有机电子接受体相比，富勒烯是一类反常的材料，因为它们对接受多个电子具有强大的能力。理论化学家们提出了三个可能的因素，这些因素可能是富勒烯的电子接受能力背后的原因：整个分子的高度对称性，其碳原子的金字塔式排列的键，以及分布在六元环中的五边形子结构的存在。京都团队重点研究了五角环的影响。他们设计并合成了扁平的富勒烯片段，并通过实验证实，这些分子可以接受多达与其结构中五元环数量相等的电子而不发生分解。深泽说："这一惊人的发现突出了五边形子结构对于产生稳定的多电子接受系统的关键意义。"实验还显示，与富勒烯本身更有限的吸收能力相比，这些碎片显示出更强的紫外线、可见光和近红外光的吸收能力。这可能为光化学带来新的可能性，例如利用光来启动化学反应，或开发光传感器或太阳能系统。该团队现在将探索他们的扁平富勒烯碎片在与电子转移过程相关的大量应用中所拥有的可能性。在仅由碳组成的分子中获得如此高的电子接受能力是不寻常的，避免了在碳基框架上引入其他吸电子的原子或功能团的典型要求。然而，继续探索加入其他原子或化学基团的效果，可能会产生对化学特性的额外控制和多功能性。深泽说："我们希望通过利用它们的高自由度来探索结构修改的效果，开创我们称之为超级电子接受碳氢化合物的科学和技术。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366929.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1366929.htm

电子废料正成为采矿业的重要贵金属来源

电子废料正成为采矿业的重要贵金属来源访问：NordVPN立减75%+外加3个月时长另有NordPass密码管理器博士后研究员AnžeZupanc在粉碎的电路板上测试有机溶剂，成功提取出其中的金和铜。资料来源：Riitta-LeenaInki催化与绿色化学研究小组的TimoRepo教授领导的最新研究成果发表在《AngewandteChemie》杂志上。文章介绍了一种三阶段工艺，即首先从电子废料中溶解铜，然后溶解银，最后溶解金。通过这种方法，金属可以有选择性地从塑料、陶瓷和其他材料中分离出来，得到纯净的贵金属。此外，所使用的溶剂也很容易回收利用。赫尔辛基大学的研究人员对粉碎的电路板进行了有机溶剂测试，成功提取了其中的金和铜。从粉碎的旧太阳能电池板中分离出了银。这一结果尤其令人感兴趣，因为太阳能电池板是一种大批量生产的产品，其回收利用迄今为止一直极具挑战性。赫尔辛基大学化学系博士后研究员AnžeZupanc说："在这项研究中，我们使用了所谓的深共晶溶剂，即在室温和常压下呈固态的物质制成的液体，如氯化胆碱（也用于家禽饲料）和尿素，以及其他安全的有机化合物。"深共晶溶剂是一种特殊类型的溶剂，由两种或两种以上的简单化合物组成，共同形成一种熔点较低的混合物。这些溶剂被称为深共晶溶剂，因为它们的熔点大大低于每个成分本身的熔点。深共晶溶剂对环境友好，可再生，在许多情况下可生物降解。深共晶溶剂有许多用途，包括化学反应、催化和萃取技术。在这项研究中，乳酸也被用作溶剂，过氧化氢被用作氧化剂。Repo教授指出："一个重要的结果是，溶剂可以重复使用，将绿色化学的原则付诸实践。在实验室条件下取得的成果是向可持续化学工艺迈出的重要一步。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1431590.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1431590.htm

中国有机化学家陈庆云逝世 享年94岁

中国有机化学家陈庆云逝世享年94岁中国著名有机化学家、中国科学院上海有机化学研究所研究员陈庆云星期四（3月2日）逝世，享年94岁。据澎湃新闻报道，中国科学院上海有机化学研究所星期五（3月3日）在讣告中写道，陈庆云先生是中国有机氟化学开拓者之一，为中国氟化学、氟工业的发展和人才培养做出了重要贡献。陈庆云出生于1929年1月，1952年毕业于北京大学化学系，同年参加工作。他在1956年至1960年在苏联科学院元素有机化合物研究所作研究生，获副博士学位；1963年起在中科院上海有机化学研究所工作；1993年当选为中国科学院院士。据中科院官网介绍，陈庆云长期从事有机氟化学和氟材料的研究工作，对六氟丙酮的反应作了开创性研究。他系统地研究全氟磺酸的化学，发现许多的特殊性质和反应，如全氟磺酸全氟烷基酯在与亲核试剂反应时，只发生硫氧键断裂，为全氟烷烃不能发生双分子亲核取代反应这一规律首次提供例证。陈庆云另一项主要工作，是系统地研究了全氟碘代烷的单电子转移反应。这一研究工作不仅为有机氟化物的合成提供了多种有效途径，而且更重要的是将当代有机化学最重要理论之一——单电子转移反应，引入并发展了氟化学。