Скептични хемичари

Движечка сила и мотив на напредокот е скепсата!

Eве два примери од поновата хемиска историја кои го потврдуваат тоа.

Акира Сузуки е јапонски хемичар и добитник на Нобелова награда (2010), кој прв ја објавил  реакцијата Сузуки, органска реакција на арил - или винил - борна киселина со арил - или винил- халид катализиран од комплекс на паладиум, во 1979 година.

Со оваа хемиска реакција се добиваат сложени соединенија кои денес се користат за производство на нови лекови, како и други револуционерни материјали, како на пример течни кристали, неопходни за модерните екрани и светлечки диоди. Основа за формирањето на ваквите сложени природни соединенија е јаглеродот. 

Образувањето на нови врски јаглерод-јаглерод (С-С) е од централно значење во органската хемија, а со организирање на јаглеродните атоми во низи или прстени се создаваат сложени молекули,кои наоѓаат најразновидна примена во нашиот живот. Меѓутоа, со оглед на тоа што поврзувањето на неговите атоми е многу тежок процес, се користи паладиум, како катализатор на реакцијата.

Сузуки објавил дека органски соединенија на бор во присуство на база можат да се применат како реактанти  за спарување со паладиум катализатор, при што се добиваат вкрстени соединувања со винил и арил халиди. Така активацијата на органоборните реагенси со база како боронатни меѓупродукти го олеснува преносот на органската група од бор на паладиум.

Реакцијата Сузуки е корисна, на пр., за производство на различни фармацевтски производи. Сепак, потребни се големи количини на растворувачи за да се добие дури и мала количина чист производ - и во реакцијата и за време на обработката. Покрај проблемите што овие растворувачи ги поставуваат за одржливост, контрола на трошоците и животната средина, тие исто така предизвикуваат истекување на поддржаните катализатори на паладиум во овие реакции. Сите овие прашања може да се решат со претворање на процесот во цврста состојба.

Научници од Москва, покажаа дека еден можен цврст супстрат за реакцијата Сузуки, фенилборонската киселина, може ефективно да послужи како извор на молекули на вода.

Овие молекули на вода се формираат како нуспроизвод на споредна реакција, тримеризација на фенилборонска киселина. Оваа мала количина на вода може да игра клучна улога во саканата трансформација, што ја прави реакција во псевдо-цврста состојба. Реакцијата е катализирана од наночестички на паладиум поддржани на повеќеѕидни јаглеродни наноцевки (Pd NPs/MWCNT) со K₂CO₃ како база. Реакцијата дава приноси до 97%. Користејќи контролни експерименти, истражувачите можеа да покажат дека водата од фенилборонската киселина е клучна за реакцијата.

Важноста на проверката

Поради постојано растечката цена на Pd, хемичарите долго време се обидуваат или да се префрлат на друг метал или целосно да го отфрлат металот. Во некои делови од индустријата, хемичарите спроведуваат реакции на Сузуки на скали од 1.000 метрички тон. Затоа постои предизвикот„ Ако можете да го исфрлите Pd  или да го замените со нешто друго што е малку поевтино, само 0,01% поевтино, тогаш можете да заштедите многу пари“

Е сега иде интересното: Група други научници објавија начин за формирање на нови врски јаглерод-јаглерод преку популарната реакција на Сузуки, но без  да се користи паладиумски катализатор; Органските хемичари долго време бараа реакција на Сузуки без употреба на овој метал, бидејќи Pd е скап. а откривањето на реакции на синтеза  без метал ќе биде интелектуална пресвртница за синтетичките хемичари.

Еден од првите скептици бил Робин Бедфорд, каталитички хемичар на Универзитетот во Бристол. Бедфорд работел со Pd повеќе од 25 години и видел дека  и други групи имаат слични тврдења. Во секој од тие случаи, хемичарите на крајот откриле дека реакциите всушност не биле без метали и наместо тоа биле контаминирани со мали количини на каталитички метали. 

Тој забележал дека хемичарите користеле Pd катализатор за да го направат аминот што потоа го користеле за да ја извршат реакцијата на адиција.  Се поставило  прашање дали металот сè уште може да „виси наоколу“ за време на реакцијата на адиција.И навистина, после долги и прецизни повторувања на експериментот, се увидело дека реакцијата не се одвива во никаков случај без присуство на катализатор, а трудот е всушност резултат на експериментална грешка. 

Имено, Pd е тешко физички да се отстрани од реакционите колби затоа што се лепи за сè: стакларија, шипки за мешање, шпатули, сè што се користи во реакцијата. Како резултат на тоа, контаминацијата со Pd во лабораторијата може да биде значаен проблем.

Во  конкретниот случај, контаминацијата дошла од невообичаено стабилен Pd комплекс кој останал од создавањето на аминот. Групата користела типичен чистач на Pd за да го извади останатиот метал од аминот, но комплексот Pd бил премногу стабилен. Наместо тоа, малку Pd останал во аминскиот реагенс што истражувачите потоа го користеле за да ја катализираат адицијата Сузуки.

Изворите на метална контаминација варираат во многу случаи. Некои од овие грешки се должат на невнимание, други се појавуваат затоа што некои хемичари не ја прават потребната длабинска анализа кога станува збор за анализа на нивните реакции за прикриени метали. Честопати истражувачите создаваат образложение зошто нивната хемија без метал функционира наместо да бараат заостанати метални катализатори. 

Веројатно најпознатиот случај на наводно безметална реакција осуетена од метална контаминација е од лабораторијата на Николас Лидбитер. Во 2003 година, органскиот хемичар објавил два труда за микробранова метода на висока температура за адиција Suzuki без катализатор. Набргу по објавувањето на тие трудови, тој и неговата група се преселиле од Кралскиот колеџ во Лондон на Универзитетот во Конектикат. Потоа наидуваат на тежок проблем: не можат да ја повторат реакцијата.

Тие на крајот откриле дека во Лондон, базата на натриум карбонат што ја купиле за нивната реакција на адиција содржи околу 50 ppb Pd. Во САД, базата ја немала таа контаминација со Pd (ултра чиста). Оваа мала количина на Pd била доволна за да ја катализира нивната адиција Suzuki. Вознемирени, истражувачите го ревидирале  нивниот метод на реакција за да користат многу ниски нивоа на Pd катализатор. Во 2005 година ја објавиле  ажурираната процедура во посебен труд.

Погрешна хемија

Без овој чекор на проверка, нема  друг начин научниците да знаат дека трудот содржи наука која не функционира. Овој недостаток на информации наведува некои научници да објавуваат сопствена работа врз основа на „погрешна“ хемија. Без начин да се забележат погрешни трудови во научната литература, некои хемичари се загрижени дека истражувачите ќе продолжат да ја прават истата грешка одново и одново.

Кога научниците ќе откријат дека еден од нивните трудови има грешки, тие генерално имаат четири опции: да го повлечат, да го поправат, да го игнорираат или да објават дополнителен труд во кој објаснуваат што се случило. Кога  научниците пишуваат дополнителен труд наместо да го повлечат или поправат својот труд, тешко е за другите хемичари да знаат дека имало проблем со првичниот труд. 

Кога трудот е повлечен, тоа значи дека истражувањето повеќе не треба да се смета за веродостојно од научната заедница. Повлечените трудови не се отстрануваат од научниот запис, но списанието го означува како повлечено и обично објавува известување за повлекување што објаснува зошто науката во оригиналниот труд била погрешна.

Значи, Роберт Бојл бил во право 100%!!!