核磁共振的发现为增强扩散争议提供了解决方案

化学理论假定物质在反应过程中被动地移动，但有机反应的最新数据破坏了这一教条。史蒂夫·格兰尼克他在韩国蔚山软物质和生命物质中心的团队试图推翻化学反应中分子流动性增强这一有争议的观点。相反，他们加强了它。

格拉尼克说:“人们通常认为扩散系数只取决于粘度和分子形状等因素。”“化学是无关的。发现两者相互影响是一件美妙的事情。这是个新想法。”

格兰尼克的同事桓王发现扩散在催化的有机双分子反应中得到了最大的促进，特别是点击化学，开环复分解聚合和Sonogashira耦合。Wang还在未催化的Diels-Alder反应中看到了加速扩散，但在亲核取代反应中没有看到。

有些物质在布朗运动中比随机碰撞运动得更快，这种奇怪的想法源于荧光标记酶的实验。Granick回忆说，在2017年的美国物理学会会议上，他第一次听说一些酶作为生化催化剂时，它们似乎扩散得更快。

不是每一种化学反应都会发生这种情况，但在适当的情况下会发生

格拉尼克说:“如果这是真的，我觉得这听起来很重要，以至于当我从会议上回来时，我说服了同事们做一些实验，以确保这是错误的。”结果我们得到了相同的答案。这让我们震惊，为什么它只局限于这些生物系统?那么更一般的化学反应呢?王非常怀疑，但同意看一看，“只是为了确定是错的”，Granick说。

这也提供了一个机会，推动一个被Granick描述为“充满争议”的领域向前发展。与备受争议的荧光技术不同，Wang主要使用脉冲场梯度核磁共振波谱来研究物质的丰度和迁移率。格拉尼克说，欢的作品试图打破这种反复争论的恶性循环。

扫清道路

脉冲场梯度NMR施加了一些限制，消除了从考虑中筛选的8种反应。然而，它能够确认已知的扩散系数为其他反应之前和之后，他们完成。不同反应物的扩散系数增大幅度不同，随着反应的进行扩散系数逐渐减小。王记录的最大的初始增加是最初附着在丙炔醇上的质子增加60%，用于咔嚓反应。该团队还使用了基于微流体的方法来支持这些发现。

提升的原因仍然未知。Wang, Granick和他们的同事发现，反应产生的热量只能解释很少的影响。然而，他们也发现，要获得扩散促进反应必须超过一定的能量释放率。王指出，她的实验结果还表明，扩散速率的增加与反应的能量释放速率有关，这“显示出一些普遍性”。

Granick总结道:“并不是每一种化学反应都会发生这种情况，但在适当的环境下它会发生。”他说:“这也可以从某种角度解释为什么酶领域的人永远不能达成一致，因为这种情况并不总是发生。”

有机化学家丹尼尔·奥利里来自美国克莱蒙特波莫纳学院的教授强调了先前关于增强扩散的核磁共振研究。两项这样的研究认为，这种效应是对流造成的人为现象。O’leary指出，Granick、Wang和他们的同事对对流很谨慎，但如果他们采用以前使用的方法来测量扩散核磁共振测量过程中的温度，他们会发现这项研究更有说服力。他预测，进一步的实验“将为更平淡无奇的解释提供证据”。

然而，理论物理学家白木Golestanian来自马克斯·普朗克动力学和自组织研究所(Göttingen，德国)和英国牛津大学的教授说，格拉尼克团队试图排除对流的方法“对我来说似乎很合理”。“我认为他们的工作是该领域令人兴奋的发展，为更多的发现扫清了道路。”