Kredit:CC0 Public Domain
Vad har krut, penicillin och teflon gemensamt? De var uppfinningar som tog världen med storm, men de skapades alla av en slump.
I en ny studie publicerad i tidskriften Science , använde forskare elektricitet för att utveckla ett verktyg som kan göra det lättare och billigare att tillverka de föreningar som används i läkemedel och andra naturprodukter. Ändå ansluter sig även denna uppfinning till de många oväntade innovationer som kom före den.
Christo Sevov, medförfattare till studien och biträdande professor i kemi och biokemi vid Ohio State University, var en del av ett team som initialt försökte förbereda en katalysator som kunde aktiveras av elektricitet för att skapa bindningarna av de riktade läkemedelsföreningarna .
Deras studies resultat tyder på en allmän riktlinje för att ta billiga och mycket rikliga material och använda dem för att skapa komplexa föreningar som normalt inte skulle fungera tillsammans. Genom att effektivisera denna kemiska process kan forskare på ett säkert sätt skapa mer värdefulla produkter med färre steg och mindre avfall.
Men för att faktiskt underlätta deras kemiska reaktioner i labbet, istället för att använda högenergireagenser eller tillsatta ämnen, som är vanligt när man syntetiserar material, använde Sevovs team kraften i elektricitet.
Eftersom elektricitet är ekologiskt hållbart har det nyligen skett en push inom industrisektorn för att gå mot användningen av elektrokemi för att främja kemisk förändring.
"Det är ett mycket attraktivt sätt att göra kemi nuförtiden, eftersom vi har total kontroll över hur vi kör dessa reaktioner," sa Sevov.
Forskningen har breda tillämpningar inom medicin, och i skapandet av produkter som jordbrukskemikalier (som bekämpningsmedel eller herbicider) och vissa plaster. Men Sevovs upptäckt krävde mycket hårt arbete och tålamod för att komma rätt, även om den till synes otrolig.
"Det tog kanske tre månader att testa olika kombinationer av tillsatser, tills något plötsligt fungerade och det fungerade fenomenalt bra", sa Sevov. "Att komma till det komplexet gjorde att vi kunde sy ihop material som är mycket svåra att sy ihop under normala omständigheter."
Eftersom de ädla metaller som många kemister använder som katalysatorer kan kosta en ganska slant, valde Sevovs team en nickelatom som katalysator för sitt verktyg. Inom kemi är katalysatorer ansvariga för att öka eller minska hastigheten på den kemiska reaktionen när de skapar och skapar bindningar.
"Att kunna använda katalysatorer som är mycket billiga, som nickel, är mycket fördelaktigt för alla i hela samhället i allmänhet," sa han. Förutom att det är ett billigt alternativ för företag som tillverkar läkemedel, plaster och polymerer, håller nickel också kostnaden för livsmedel nere. Till exempel, om bönder måste betala mer för jordbrukskemikalierna som dessa kemiska reaktioner bidrar till att skapa, skulle priset på deras skörd stiga proportionellt, sa Sevov.
För att bygga vidare på sin forskning kommer teamet att fortsätta att samarbeta med Merck, ett multinationellt läkemedelsföretag, för att försöka skapa andra produkter med hjälp av svårare reaktioner och mer komplexa molekyler. Men med deras senaste upptäckt sa Sevov att han är optimistisk att deras arbete kommer att börja skapa helt nya vägar inom kemiområdet.
"Vi kommer att dra nytta av denna riktigt reaktiva mellanprodukt och se hur långt vi kan köra med den," sa Sevov. + Utforska vidare
