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机械化学法打破常规:几分钟内产生大量的多环芳烃2018-05-03

将小分子研磨成更大的分子似乎是违反直觉的,但是德国的科学家们打破常规,已经做出了这种大分子。新的实验方案使用无溶剂的机械化学工艺,最终产生了大量的纳米石墨,缓解了与起始物料溶解度差有关的关键问题。

传统制备多环芳烃(PAHs)和纳米化合物采用自底向上的方法,通常涉及两种芳烃化合物之间的酸催化氧化缩合反应,这种反应称为SeCl反应。SeCl反应需要溶剂,尽管是高芳香族分子体系,但是如纳米石墨等由于存在溶解度差而难以合成。

现在,德累斯顿工业大学Lars Borchardt和他的团队用一种叫做球磨的技术,从六苯苯前体生产碳氢化合物,从而消除了溶剂的需求。球磨使用强烈的机械力来启动化学反应,为合成这些分子提供了一种更安全、更简单和更可持续的途径。Borchardt解释说,我们也可以拓宽这一著名反应对不溶性分子的可行性。

加拿大麦克吉尔大学固态和机械化学研究人员Tomislav Friščić说:“组装大的有机芳香结构的其他技术通常需要相当苛刻的条件,或者需要官能化使原料更易溶解。”这意味着化学家不仅在这一领域,而且在许多其他领域,往往不能使用他们想要的原料,所以他们不得不选择那些最容易溶解的物质。机械力化学避免了这些并发症。

来源:英国皇家化学学会,不同聚苯前体的反应,(A)六苯基苯,(B)C60H42,(C)C222H150,用行星式球磨机中的铁(III)氯化物生产多环芳烃C60和C222

英国女王大学贝尔法斯特分校的机械化学研究人员Stuart James说,有时添加溶剂对反应没有影响,有时可以大大加快反应速度。“我们这里发现加入少量溶剂似乎抑制反应。这可能指向一个更一般的原则,因为我们可能习惯性地使用溶剂,但溶剂实际上会减慢反应速度。”

除了生产标准的纳米图形,如三角形C60,团队还设法合成了C222——最大的PAH,纳米图形具有一个良好的结构,这个结构起初在解决方案中非常难抹平。他们在短短几分钟内合成了分子,因为它们的方法不依赖于前体的大小,他们最初的合成花费了24小时。

Borchardt的团队正在致力于使用这种方法合成更大的纳米石墨烯。Friščić说Borchardt的发现可以振兴电子和太阳能材料的研究,越来越多的证据表明,长期阻碍化学合成的困难可以通过消除溶剂来解决。

文章来自chemistryworld网站

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