静电场的力量反应速率

在澳大利亚和西班牙的科学家们静电场可以加快简单碳碳bond-forming反应,¹推翻了长久以来的化学的假设。米歇尔·库特从堪培拉澳大利亚国立大学和她的同事改变反应速率,轻轻一开关,给有机化学家一个潜在的强大的新工具。

已知电场影响氧化还原反应,涉及到一个原子的氧化态的变化,但没有被认为有一个角色除此之外,库特说。化学的一个关键的经验法则是,只有温度和浓度影响non-redox反应的速度,”她补充道。我们现在认为这些领域的影响几乎是普遍的,虽然不同的敏感性。我们故意选择一个相对不敏感的反应来证明这一点。”

研究人员加快了Diels-Alder反应,两个分子,参与二烯亲二烯体,结合生产环形结构。他们连二烯分子的扫描隧道显微镜(STM),并安排亲二烯体在一个相反的电极。电子在电场一致有利于从亲二烯体流向二烯,小费和电极之间的连接形式5倍。

虽然这种控制是有限的,因为它在很大程度上依赖于正确定位分子,化学家设想某些情况下没有。例如,库特强调,这只是需要打破一些债券引发了自修复聚合物。只有一小部分的债券面临的“正确的方法”在任何时候可能不是一个问题,”她说。研究人员也已经在分子在电极表面可以选择性地聚合模式取决于电场。

闪烁的巧合

库特开始调查电场后发现一些分子可能是稳定的静电效应的指控。²探索为什么,她的团队遇到了预测,静电领域可能操纵Diels-Alder反应从Sason Shaik在耶路撒冷希伯来大学的团队,以色列。³巧合的是,伍伦贡大学西蒙·奥·钱皮澳大利亚研究理事会的成员为电子器材科学卓越中心,正在研究漂白染色系统由Shaik的模型描述。

奥·钱皮也与巴塞罗那大学的合作Ismael Diez-Perez和Nadim达尔维什,测试Shaik的预测的关键。达尔维什已经将严格面向norbornyl电极表面的分子统治者”,研究它们的属性以STM和反应。⁴尤其是巴塞罗那科学家做“闪烁”的实验,之间的反应基团STM提示和电极形成短暂的电气连接——“闪烁”。

一起研究人员设计了一个系统,每一个眨眼都是由连接提供了一个新的Diels-Alder产品。“结单分子形成的产品停留很短的时间内,然后休息,可能从最薄弱的点,分子与金电极的接触,”达尔维什解释道。”然后消失的解决方案,允许另一个反应物来满足。

当电子从技巧上的二烯流入亲二烯体表面上,闪烁速度仍然稳定在每小时五不管磁场强度。相比之下,当电子流向相反的方向从5增加眨眼速度每小时每小时0.05 v至25眨眼在0.75 v。

电场可以使带电的安排过渡态形成的二烯亲二烯体更稳定,Shaik的造型。这反过来又使它更容易从过渡状态所需的产品。之间的协议的响应预测理论和观察实验是好的证明预测是可靠的,”Diez-Perez说。

Shaik,他并未直接参与工作,感到高兴。“这完全可能改变化学合成,”他激动地说。“想象一下,你杀死分子与一个面向外部电场和它与另一个点击!目前这不是一个定量合成,但它是一个很好的开始。”

里昂哈烧烤奥地利格拉茨大学,还说结果提供了令人兴奋的洞察一个基本的化学过程。虽然实验设置相当特别,非常令人印象深刻的差异报告倒生的电场的极性,这是最引人注目的一个方面的工作,”他补充道。