توسع نتائج البحث بشكل كبير نطاق استخدام المحفزات المعدنية التي اكتشفها نفس الباحثين قبل ثلاث سنوات فقط
تم تطوير طريقة كيميائية تحفيزية جديدة لتخليق مجموعة واسعة ومهمة من الروابط المزدوجة بين الكربون والكربون من قبل علماء من كلية بوسطن وجامعات معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. توسع نتائج البحث بشكل كبير نطاق استخدام المحفزات المعدنية التي اكتشفها نفس الباحثين قبل ثلاث سنوات فقط.
أظهرت المحفزات، التي يتكون قلبها من معدن الموليبدينوم، الآن القدرة على إنتاج أيزومر طاقة أعلى لجزيء ألكان من نسختين أبسط وأكثر سهولة. ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية المرموقة Science.
توجد الروابط المزدوجة بين الكربون والكربون، والمعروفة أيضًا باسم الألكينات أو الأوليفينات، في العديد من الجزيئات ذات النشاط الطبي والبيولوجي. أحد مؤلفي الورقة، الباحث ريتشارد شروك من جامعة إم آي تي، حصل على جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2005 لاكتشافه أحد الأنواع الأولى من محفزات الأوليفين.
توجد الألكانات إما في شكل متعرج يسمى الأوليفين المتحول (أو الأيزومر E)، أو في شكل على شكل حرف U يسمى cis-olefin (الأيزومر Z ذو الطاقة الأعلى). إن العثور على طرق تحفيزية لتخليق ألكانات Z، وخاصة عن طريق استبدال الأوليفين، كان بعيد المنال وبعيد المنال حتى الآن. تتطلب الأيزومرات Z استخدام محفز يجب أن يكون نشطًا بدرجة كافية لتشجيع التفاعل الكيميائي المناسب دون الإضرار بالشكل cis.
يوضح الباحث: "تعتبر هذه الروابط المزدوجة بين الكربون والكربون عالية الطاقة ذات أهمية خاصة للكيميائيين والباحثين في مجالات بحثية متنوعة مثل الكيمياء الطبية والبيولوجيا الكيميائية والتوليف العضوي وعلوم المواد". "كانت الحيلة هنا هي تطوير محفز يكون نشطًا بدرجة كافية لتعزيز الحصول على الألكانات من الشكل Z، ولكنه ليس نشطًا بدرجة كافية بحيث يتفاعل أيضًا مع المنتج الناتج. يعد استبدال الأوليفين تفاعلًا عكسيًا، وهناك دائمًا خطر أن يتحرك التفاعل ذهابًا وإيابًا بين المنتج والمادة الأولية، وهي خاصية تجبر التفاعل على ظهور أيزومر أقل طاقة وأقل رغبة. لقد وجدنا محفزات نشطة بما فيه الكفاية لبدء هذا التفاعل الصعب والتي لا تزال قادرة على عدم التفاعل مع المنتج الناتج وتتسبب في خضوعه للأيزومر (الحصول على الأيزومر الثاني)."
باستخدام معدن الموليبدينوم الشائع والرخيص نسبيًا، أظهر الباحثون أن المحفز قادر على تشجيع تفاعل "الاستبدال المتقاطع" الانتقائي نحو الشكل Z - وهو تفاعل استبدال الأوليفين حيث يتم ضم مركبين مختلفين يحتويان على مجموعة الألكين معًا للحصول على جزيء مدمج أثناء تكوين الإيثيلين، وهو أصغر مركب ممكن يحتوي على مجموعة الألكان، كمنتج ثانوي. من خلال إجراء تفاعلهم في الفراغ، اكتشف الفريق أن إزالة المنتج الثانوي الأوليفيني الناتج يمكن أن يزيد بشكل كبير من اتجاه التفاعل المطلوب مع الحصول على مستويات غير مسبوقة من التفاعل والانتقائية.
وأظهر الباحثون القدرة المتنوعة للطريقة التحفيزية المبتكرة من خلال تخليق جزيء ضروري للوظيفة الخلوية ويرتبط بتطور مرض الزهايمر بالإضافة إلى مركب آخر يستخدم في مكافحة السرطان.
