Результаты были описаны группой химиков-экспериментаторов и химиков-теоретиков из Рурского университета в Бохуме, Вюрцбургского университета и Института Макса Планка в Мюльхейм-на-Руре в журнале Nature Communications.
Реактивность включается светом
Вспышка света может превратить довольно инертный химический предшественник в высокореактивную молекулу, которая сама вступает в реакцию с окружающими молекулами растворителя. Это может произойти менее чем за миллиардную долю секунды.
Одним из примеров является молекула дифенилкарбена: она быстро реагирует с эфиром, когда метанол является растворителем. Однако эта реакция невозможна с растворителем ацетонитрилом.
Исследователи во главе с доктором Эльзой Санчес-Гарсия и профессором доктором Патриком Нюрнбергером исследовали, что происходит, когда дифенилкарбен присутствует в смеси растворителей метанола и ацетонитрила. Образование эфира происходит медленнее, чем в чистом метаноле; урожайность также меньше.
В текущем исследовании исследователи показали, почему.
Важна вторая молекула растворителя
Одно из возможных объяснений может заключаться в том, что дифенилкарбен в смеси растворителей должен ждать дольше, пока молекула метанола не окажется поблизости, чтобы с ней прореагировать. «Однако реакция не так проста, как может показаться на первый взгляд», — говорит Патрик Нюрнбергер с кафедры физической химии II г. Бохум. "Есть несколько механизмов."
Хотя может показаться, что для образования конечной молекулы эфира требуется только одна молекула метанола, реакция происходит только тогда, когда присутствует вторая молекула метанола. Это открытие стало результатом сочетания сверхбыстрых спектроскопических экспериментов в фемтосекундном диапазоне и многомасштабного молекулярно-динамического моделирования.
Не только прохожие
Химики подробно описывают механизмы реакции для двух сценариев: в одном дифенилкарбен сначала встречается с одной молекулой метанола, а затем добавляется еще одна.
Во втором сценарии дифенилкарбен напрямую встречается с соединением молекул метанола.
В обоих случаях показано, что одной молекулы метанола недостаточно для запуска реакции. «Другие молекулы метанола, таким образом, являются не просто сторонними наблюдателями, а скорее помощниками в реакции», — резюмирует Нюрнбергер. «Результаты являются важной частью понимания взаимодействия химически активных веществ с окружающей средой растворителя."