Создание новых синтетических соединений часто представляет собой сложный и многоэтапный процесс, который может занять годы исследований. Калеб Д. Мартин, доктор философии, адъюнкт-профессор кафедры химии и биохимии Бейлорского университета и главный исследователь исследовательской группы Мартина, и его команда разработали новое соединение, известное как трис(орто-карборанил)боран или BoCb. 3 .

Синтезированная в один этап, эта современная суперкислота Льюиса, которая применяется в производстве наиболее распространенных пластмасс , более эффективна в производстве, безопаснее для окружающей среды и потенциально может сэкономить миллиарды долларов на производственных затратах.

Мартин опубликовал результаты 22 сентября 2023 года в номере журнала Angewandte Chemie International Edition .

Когда Мартин присоединился к Бэйлору, у него остались некоторые химические вещества из лаборатории покойного химика Бэйлора Ф. Гордона А. Стоуна, который после ухода Стоуна на пенсию занимал должность заслуженного профессора химии Роберта А. Уэлча. Среди этих химикатов, оставленных Стоуном, был орто-карборан, один из химикатов, использовавшихся группой Мартина для получения BoCb 3 .

Стоун был одним из 100 самых упоминаемых химиков в мире на пике своей карьеры. В 1963 году Стоун разработал сильную кислоту Льюиса, известную как B(C 6 F 5 ) 3 , которая до сих пор используется в производстве полиолефинов , доля которых на мировом рынке в 2021 году составила 295 миллиардов долларов. Мартин сказал, что не унаследовал это химическое вещество. его группа никогда бы не попробовала эту нестандартную идею создания уникальной кислоты Льюиса.

«Мое исследование — это синтетическая неорганическая и органическая химия, где мы нацелены на молекулы, которые могут принести пользу обществу, или где результаты полезны другим исследователям в продвижении их исследований», — сказал Мартин.

Мог ли Мартин улучшить кислоту Льюиса, которую Стоун разработал примерно 60 лет назад? Хотя это уже пытались сделать раньше, никто не смог значительно улучшить этот процесс.

Кислоты Льюиса, известные как активаторы, являются неотъемлемой частью производства полиолефинов. Смешивание кислоты Льюиса с соединением циркония или гафния делает ее активной для полимеризации олефина (углерод-углеродная двойная связь ) в полиолефины, которые можно найти в различных продуктах, включая пластиковые пакеты и покрытия для кабелей, стали. трубы и автомобильные детали, и это лишь некоторые из них.

Другие подходы к получению сильных кислот Льюиса проходят через несколько промежуточных этапов, отнимающих много времени, чтобы получить конечный продукт и требуют вредных для окружающей среды атомов фтора, которые никогда не разлагаются в природе.

Маршрут команды по созданию BoCb 3 использует простой одноэтапный процесс и всего три коммерчески доступных химиката, «например, приготовление еды в одной кастрюле», — сказал Мартин. В результате их объединения получается мощная кислота Льюиса, которую легче изготовить, она производит меньше отходов и менее вредна для окружающей среды, поскольку не содержит галогенов, фтора или хлора.

«Мы постоянно производим новые соединения, — сказал Мартин. «Однако редко можно получить уникальное полезное соединение всего из трех вещей, которые вы можете заказать по каталогу».

BoCb 3 сейчас находится на стадии фундаментального открытия. Был подан предварительный патент, и команда активно работает с тремя академическими исследовательскими группами в Калифорнии, Германии и Италии, чтобы понять всю степень его реакционной способности и потенциальных коммерческих применений.

«Хотя еще слишком рано знать, какое влияние окажет BoCb 3 , очень легко предположить, что эта технология будет действительно привлекательной для нефтяной промышленности», — сказал Мартин.