Os espectrômetros de massa são máquinas de alta tecnologia que desempenham um papel importante em nossa sociedade. São instrumentos analíticos altamente sensíveis, indispensáveis ​​em áreas como diagnóstico médico, controle de qualidade alimentar e detecção de substâncias químicas perigosas.



Jonas Warneke, do Instituto Wilhelm-Ostwald de Química Física e Teórica da Universidade de Leipzig, está trabalhando para modificar espectrômetros de massa para que possam ser usados ​​para um propósito completamente diferente:a síntese química de novas moléculas. Esses espectrômetros de massa preparativos podem ser usados ​​para produzir compostos químicos de uma nova maneira.

Os pesquisadores sintetizaram recentemente um novo composto a partir de um fragmento molecular carregado e nitrogênio do ar, que tem uma ampla gama de aplicações potenciais na construção de novas estruturas moleculares. Eles publicaram suas novas descobertas na revista Angewandte Chemie . A capa da revista visualiza o conceito de “coleta” de moléculas que foram compostas de fragmentos em uma abordagem semelhante a uma caixa de sementes na fase gasosa de um espectrômetro de massa diretamente em um frasco químico que normalmente seria empregado para síntese convencional.

O desenvolvimento de novas formas de quebrar e reformar ligações químicas é uma das principais tarefas da pesquisa química básica.

"Quando uma ligação em uma molécula carregada é quebrada, o resultado é muitas vezes um fragmento quimicamente 'agressivo', que chamamos de fragmento reativo. Esses fragmentos são difíceis de controlar usando métodos estabelecidos de síntese química. Você pode pensar neles como feras indomadas que atacam qualquer coisa em seu caminho Em um espectrômetro de massa, há muitas maneiras de quebrar certas ligações e gerar fragmentos", diz o Dr. Warneke, descrevendo os processos em espectrômetros de massa.

Segundo ele, as “bestas” são mantidas em condições especiais porque existe vácuo dentro do espectrômetro de massas. Isto significa que não há nada para atacar, evitando assim reações químicas descontroladas. “Se oferecermos então uma determinada molécula, por exemplo o nitrogênio, que normalmente não é reativa e não se liga, a fera fica satisfeita com ela porque não tem outra escolha”, diz ele. Desta forma, moléculas que são muito difíceis de ligar, como o azoto, podem ser facilmente incorporadas numa nova substância”, continua Warneke.

No passado, a equipa de investigação utilizou esta abordagem para transformar fragmentos reativos em reações muito invulgares, por exemplo, com gases nobres, que são os mais difíceis de ligar de todos os elementos químicos. “A estratégia básica de controle de feras químicas em espectrômetros de massa não é nova”, diz Warneke. Tem sido usado há décadas para analisar as propriedades de fragmentos reativos. No entanto, os novos compostos encontrados desta forma não puderam ser posteriormente utilizados.

Os espectrómetros de massa mostram o que se passa dentro deles, mas as novas substâncias só são produzidas em pequenas quantidades e normalmente não podem ser extraídas. Freqüentemente, eles são simplesmente destruídos quando o sinal usado para análise é gerado.

É por isso que os pesquisadores geralmente saem de experimentos com espectrômetros de massa com “grande conhecimento”, mas com “mãos vazias”. "Eles têm a fera sob controle. Acontece exatamente o que eles esperavam:eles observam a nova molécula com propriedades potencialmente fascinantes e então ela desaparece", diz Warneke, descrevendo experimentos químicos em espectrômetros de massa convencionais.

A nova publicação poderia mudar fundamentalmente esta visão das reações químicas em espectrômetros de massa. A equipe de pesquisa produziu uma nova substância a partir de um fragmento agressivo e nitrogênio não reativo e a coletou com espectrômetros de massa preparativos em quantidades suficientes para que pudesse ser vista a olho nu, manuseada e posteriormente experimentada.

A quantidade de substância produzida por este método permanecerá limitada às aplicações da tecnologia de película fina durante algum tempo. No entanto, a espectrometria de massa preparativa poderá em breve abrir possibilidades completamente novas para estas aplicações, por exemplo, na produção de microchips, células solares ou revestimentos biologicamente activos.

Mais informações: Markus Rohdenburg et al, Síntese Química com Íons Moleculares Gasosos:Colheita [B₁₂ Dia₁₁ N₂ ] ⁻ de um espectrômetro de massa, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202308600
Informações do diário: Angewandte Chemie Edição Internacional , Angewandte Chemie

Fornecido pela Universidade de Leipzig