Constituyendo más del 78% del aire que respiramos, el nitrógeno es el elemento que se encuentra con mayor frecuencia en su forma pura en la tierra. La razón de la abundancia de nitrógeno elemental es la increíble estabilidad e inercia del dinitrógeno N2, una molécula que comprendedos átomos de nitrógeno y la forma en que existe la mayor parte del nitrógeno. Solo en ambientes muy duros, como en la ionosfera, se puede ensamblar dinitrógeno en cadenas de nitrógeno más largas, formando iones N4 con vidas muy cortas.
A pesar de la inercia del dinitrógeno, la naturaleza puede usarlo como materia prima importante para todo tipo de organismos vivos. En los sistemas biológicos, el muy fuerte enlace nitrógeno-nitrógeno en N2 se puede escindir y se puede producir amoníaco NH3,que luego se convierte en la fuente de nitrógeno para toda la cadena alimentaria en la Tierra.
Reacción química completamente nueva
Imitando a la naturaleza, los humanos usan el importante proceso Haber-Bosch para descomponer el nitrógeno en amoníaco, que luego puede procesarse para producir fertilizantes y hacer que el nitrógeno esté disponible para la producción de pigmentos, combustibles, materiales, productos farmacéuticos y más.La producción de compuestos que contienen cadenas de dos, tres o cuatro átomos de nitrógeno, que son notablemente de importancia farmacéutica en fármacos vaso dilatantes, por ejemplo, requiere el reensamblaje de moléculas de mononitrógeno como el amoníaco, porque no existe una reacción directa.que puede conectar directamente moléculas de dinitrógeno.
Esta semana, equipos de investigación de Alemania, de Julius-Maximilians-Universität Würzburg JMU y la Universidad de Goethe en Frankfurt, informan una reacción química completamente nueva en ciencia revista. El nuevo proceso utiliza moléculas que contienen boro para acoplar directamente dos moléculas de N2 en una cadena de N4. Por primera vez, han logrado acoplar directamente dos moléculas de nitrógeno atmosférico N2 entre sí sin tener que dividir primerodinitrógeno en amoníaco, evitando así el proceso Haber-Bosch. Este nuevo método podría permitir la generación directa de cadenas de nitrógeno más largas.
abriendo el camino a la nueva química
La nueva vía de síntesis funciona en condiciones muy suaves: a menos 30 grados Celsius y bajo una presión moderada de nitrógeno alrededor de cuatro atmósferas. Tampoco requiere un catalizador de metal de transición, a diferencia de casi todas las reacciones biológicas e industriales de nitrógeno.
"Esto abrirá el camino a una química con la que se pueden sintetizar moléculas de nitrógeno completamente nuevas en forma de cadena", dice el profesor de química de JMU Holger Braunschweig. Por primera vez, las cadenas de nitrógeno que contienen una variante especial de nitrógeno isótopo 15N puedenTambién se puede producir fácilmente.
Este avance científico se basa en el trabajo experimental del postdoc JMU Dr. Marc-André Légaré y el candidato a doctorado Maximilian Rang.
conocimiento teórico proporcionado por la Universidad de Goethe
La candidata doctoral Julia Schweizer y la profesora Max Holthausen de la Universidad Goethe de Frankfurt fueron responsables de la parte teórica del trabajo. Se ocuparon de la cuestión de cómo los cuatro átomos de nitrógeno están químicamente conectados.
"Con la ayuda de complejas simulaciones por computadora, pudimos comprender las condiciones de unión inesperadamente complicadas en estas hermosas moléculas. Esto nos permitirá predecir la estabilidad futura de tales cadenas de nitrógeno y apoyar a nuestros socios experimentales en el desarrollo adicional de susdescubrimiento ", dice el profesor de química de Frankfurt.
Próximos pasos en la investigación
Los equipos de investigación han apuntado a incorporar las nuevas moléculas de la cadena de nitrógeno en las moléculas orgánicas que son relevantes para la medicina y la farmacia, especialmente permitiendo la producción de sus análogos 15N.
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Materiales proporcionados por Universidad de Würzburg . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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