Chimiști de la Penn State au creat o reacție care nu lasă în urmă decât apă, folosind oxigenul ca reactiv
O echipă de la Penn State a construit o moleculă sintetică ce imită o enzimă naturală și transformă oxigenul din aer în singurul instrument necesar pentru reacții chimice utile, fără solvenți toxici sau deșeuri periculoase, doar apă.
Cercetători de la Penn State Eberly College of Science au dezvoltat o moleculă sintetică ce imită funcția unei enzime naturale, numită dioxigenază extradiolică, și care reușește să declanșeze reacții chimice utile folosind doar oxigen ca reactiv și producând doar apă ca deșeu. Studiul este condus de Jonathan Kuo, profesor asistent de chimie, cu Alexander G. Arnette, student doctorand și prim autor al lucrării, și Alexey Silakov, profesor asociat de chimie.
Cum funcționează
Oxigenul este motorul multor reacții chimice esențiale, de la respirația celulară până la combustie, dar structura lui electronică neobișnuită face ca reacțiile cu substanțe organice să pornească greu, fiind nevoie de obicei de un ajutor suplimentar. Mimicul sintetic creat de echipa Penn State inserează un atom de oxigen, provenit dintr-o moleculă de dioxigen, direct într-un compus aromatic numit catecol, format dintr-un inel de șase atomi de carbon. Inserția extinde inelul la șapte atomi, făcându-l mai puțin stabil și, tocmai de aceea, mult mai ușor de manipulat chimic în etapele următoare.
Reacția este descrisă drept eficientă din punct de vedere atomic: fiecare ciclu consumă exact o moleculă de oxigen și produce exact o moleculă de apă, singurul produs secundar. În loc de metalele folosite în mod obișnuit pentru acest tip de reacție, precum fierul, cobaltul sau manganul, echipa a ales iridiul, un metal nobil care rezistă la reacții nedorite cu oxigenul, ceea ce ar putea face astfel de catalizatori mai fiabili și mai durabili în timp.
Deocamdată, rezultatele sunt demonstrații de laborator, o etapă de cercetare fundamentală care pune bazele pentru aplicații industriale viitoare, nu o tehnologie gata de producție la scară largă.
Ce urmează
Aplicațiile vizate țin de sinteza chimică industrială mai curată și de dezvoltarea de medicamente, inclusiv producția de materiale precum materiale plastice, polimeri și fibre sintetice, cu mai puține reziduuri toxice decât metodele actuale.
Cercetarea a fost publicată în 2026 în Journal of the American Chemical Society.
Sursă: Phys.org