Реакции с кислородом (O2) часто хаотичны, неспецифичны и их трудно контролировать. Подумайте о том, как сложно бороться с огнем, следя за тем, чтобы наши автомобили не ржавели слишком быстро и чтобы вино дышало только нужное количество времени.
А как насчет опасности быть животным, дышащим кислородом: свободные радикалы, которые атакуют наши тела, происходят из кислорода в воздухе, которым мы дышим. Нам нужен кислород — но в конце концов он нас убьет.Кислород составляет 21% газов в воздухе, и от него зависят многие важные биогеохимические и промышленные процессы. Однако то, как ферменты метаболизируют кислород в биологии, может вдохновить нас на более эффективное использование этого ресурса.
Управление кислородом из воздухаПрофессор Кристин Маккензи и ее группа из Университета Южной Дании работают с химическим воздействием кислорода из воздуха. Теперь они открыли способ контролировать химическую реакцию органической молекулы с кислородом так, чтобы «окислялась» только одна ее конкретная часть.Доктор Клэр Девиль руководила проектом.
Работа опубликована в журнале Angewandte Chemie и была оценена всеми рецензентами как «очень важная». Такую оценку получают менее 10% рукописей журнала.
«Это прототип химической реакции для многих процессов, включающих химическую реакцию с кислородом. Одним из примеров является превращение метана в метанол», — говорит Маккензи.
Трата природного метанаКаждый день большое количество природного метана сжигается на объектах добычи нефти и гидроразрыва пласта, и это горение можно рассматривать как факелы из космоса.
Помимо серьезного обострения парникового эффекта из-за выброса метана и продукта его сгорания, CO2, очень ценный источник химической энергии теряется.«Если бы у отрасли был практический способ на месте превратить этот газообразный метан в жидкий метанол, это стоило бы их усилий — тогда им не пришлось бы сжигать так много ценного, богатого энергией топлива».
«Мы работали над синтезом простого координационного комплекса органической молекулы с марганцем для совершенно другой цели и не ожидали, что атомы кислорода появятся в продукте. Выполняя реакцию под изотопно меченным кислородом, мы могли видеть, что эти атомы пришли от кислорода в воздухе ", — говорит д-р Девиль.Марганец — «волшебный ингредиент»Хотя исследователи удивлены тем, насколько легко произошла «избирательная» реакция с кислородом воздуха, они не удивлены, что марганец оказался «волшебным ингредиентом».
«Марганец — это металл, и из биологии мы знаем, что ионы металлов, таких как железо, медь и марганец, важны для основных биологических процессов, в которых используется кислород. Например, железо необходимо для транспортировки кислорода в организме человека.
В отличие от крабов, они используют медь. для той же функции. Тысячи других биологических реакций включают эти ионы металлов в качестве кофакторов для ферментов, ответственных за метаболизм кислорода. Вероятно, самая важная реакция всего фотосинтеза — зависит от марганца, который катализирует окисление воды для производства кислорода, которым мы дышим. . "