Rewolucyjna strategia zabezpieczania piroforycznych związków metaloorganicznych

Przełomowe badanie opublikowane w „Science Advances” przez grupę badawczą prof. Janusza Lewińskiego z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk i Politechniki Warszawskiej demonstruje rewolucyjną strategię zabezpieczenia piroforycznych związków metaloorganicznych, zmniejszając ryzyko w codziennej pracy laboratoryjnej z tymi substancjami.

Od czasu pionierskich badań Edwarda Franklanda z połowy XIX w. związki metaloorganiczne, w tym dialkilocynkowe (ZnR₂), odgrywają kluczową rolę w chemii syntetycznej, katalizie oraz nanotechnologii. Jednak ich wysoka wrażliwość na powietrze i zdolność do spontanicznego samozapłonu stwarza poważne wyzwania w zakresie bezpiecznej pracy z tego typu związkami.

To jednak może się zmienić. Wpisując się w bardzo dynamicznie rozwijający się nurt współczesnej chemii obejmujący projektowanie funkcjonalnych kapsuł supramolekularnych i materiałów mikroporowatych, zespół prof. Lewińskiego zaproponował innowacyjne rozwiązanie polegające na zamknięciu reaktywnych cząsteczek metaloorganicznych w monokrystalicznych matrycach, stworzonych z odpowiednio zaprojektowanych związków koordynacyjnych.

– Takie samoorganizujące się „krystaliczne gąbki” zapewniają efektywną stabilizację względem powietrza i umożliwiają efektywne badanie budowy lotnych i wysoce reaktywnych cząsteczek ZnR2 za pomocą klasycznej techniki dyfrakcji rentgenowskiej – wyjaśnia dr Iwona Justyniak, współautorka badania z Instytutu Chemii Fizycznej PAN.

Opracowana metoda nie tylko umożliwia szczegółowe badania strukturalne, lecz także pozwala na skuteczne rozdzielenie mieszanin tych związków.

– Wykazaliśmy, że specyficzne warunki stwarzane wewnątrz subnanometrycznych wnęk supramolekularnych umożliwiają selektywne wychwycenie cząsteczek ZnMe₂ z mieszaniny ZnMe₂ i ZnEt₂ – dodaje dr Michał Terlecki z Politechniki Warszawskiej.

Co ciekawe, enkapsulowane związki mogą zostać ponownie uwolnione z gąbczastej matrycy krystalicznej poprzez łagodne podgrzewanie lub rozpuszczenie kryształów w organicznym rozpuszczalniku. Otwiera to drogę do ich bezpiecznego przechowywania i kontrolowanego uwalniania na potrzeby innych procesów. W czasach, gdy bezpieczeństwo i precyzja są priorytetem w badaniach chemicznych, to nowatorskie podejście może stanowić potężne narzędzie dla chemików w codziennej pracy laboratoryjnej.

– Nasza metoda toruje drogę do tworzenia innowacyjnych układów supramolekularnych zaprojektowanych z myślą o wychwytywaniu, stabilizacji i przechowywaniu niebezpiecznych reagentów – uzupełnia dr Kamil Sokołowski z Instytutu Chemii Fizycznej PAN.

To odkrycie stanowi istotny krok naprzód w dziedzinie chemii metaloorganicznej i otwiera obiecującą drogę do bezpieczniejszego oraz bardziej efektywnego wykorzystania niebezpiecznych reagentów chemicznych zarówno w badaniach naukowych, jak i w zastosowaniach przemysłowych.

Badania sfinansowano z grantu NCN „Maestro 11”. Autorzy: Kamil Sokołowski, Iwona Justyniak, Michał Terlecki, David Fairen-Jimenez, Wojciech Bury, Krzysztof Budny-Godlewski, Jan Nawrocki, Marek Kościelski, Janusz Lewiński. Artykuł przeczytasz tutaj.

Źródło: Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk

Czytaj także: Strzykawki do zadań specjalnych