研究人员创造新化合物来解决 120 年前的问题

Newswise — 明尼阿波利斯/圣保罗保罗（2024 年 5 月 1 日）— 明尼苏达大学双城科学与工程学院的化学家首次创造出一种高活性化合物，科学家们已经研究了 120 多年。 这一发现可能会带来新的药物治疗、更安全的农产品和更好的电子产品。

几十年来，研究人员一直在研究称为 N-杂芳烃的分子，这是一种含有一个或多个氮原子的环状化合物。 具有 N-杂芳烃核心的生物活性分子广泛用于多种医学应用、救生药物、杀虫剂和除草剂，甚至电子产品。

该研究的资深作者、明尼苏达大学化学系考特尼·罗伯茨 (Courtney Roberts) 表示：“虽然普通人不会每天都会想到杂环，但这些独特的含氮分子广泛应用于人类生活的各个方面。”助理教授，拥有 3M 校友教授职位。

这些分子受到许多行业的高度追捧，但对化学家来说制造起来极具挑战性。 以前的策略已经能够针对这些特定分子，但科学家们还无法创造出一系列这些分子。 原因之一是这些分子具有极高的反应性。 它们是如此活跃，以至于化学家使用计算模型来预测它们应该是不可能制造的。 这给一个多世纪以来带来了挑战，并阻碍了制造这种化学物质的解决方案。

“我们能够做的是用专门的设备进行这些化学反应，同时去除大气中常见的元素，”明尼苏达大学化学研究生、该论文的主要作者詹娜·胡姆克(Jenna Humke)说。 “幸运的是，我们明尼苏达大学拥有做到这一点的工具。 我们在密闭室手套箱中在氮气下进行了实验，这创造了一个化学惰性环境来测试和移动样品。”

这些实验是通过使用有机金属催化——金属和有机分子之间的相互作用来完成的。 这项研究需要有机化学家和无机化学家之间的合作。 这在明尼苏达大学很常见。

“我们能够解决这个长期存在的挑战，因为明尼苏达大学化学系的独特之处在于我们没有正式的部门，”罗伯茨补充道。 “这使我们能够组建一支由所有化学领域的专家组成的团队，这是完成该项目的重要组成部分”

在本文介绍该化合物后，下一步将是使其广泛供多个领域的化学家使用，以简化创建过程。 这可以帮助解决重要问题，例如防止粮食短缺和治疗疾病以拯救生命。

除罗伯茨和胡姆克外，明尼苏达大学的研究团队还包括博士后研究员 Roman Belli、研究生 Erin Plasek、Sallu S. Kargbo 和前博士后研究员 Annabel Ansel。

这项工作主要由美国国立卫生研究院和美国国家科学基金会资助。 明尼苏达大学赞助的四项研究生研究奖学金和化学系提供的启动资金也提供了资金。