Химическая посуда очищает раствор от кислорода

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2019, №9)

pic_2019_09_06-1.jpg

Посуда, внутренняя поверхность которой несет фермент глюкозооксидазу, может удалять из реакционной смеси кислород — он превращается в перекись водорода

Разработана новая лабораторная посуда, которая удаляет кислород из налитой в нее жидкости. Чтобы активировать столь полезное свойство, нужно внести в колбу немного глюкозы, и после этого можно проводить реакции, чувствительные к кислороду, не изолируя реакционную смесь от окружающей среды («Chemical Communicatoins», 2019).

В любом органическом растворителе содержится небольшое количество растворенного кислорода, и это головная боль многих химиков-синтетиков. Множество реакций чувствительно к кислороду — он может окислить конечный или промежуточный продукт, дезактивировать металлокомплексный катализатор, остановить процесс полимеризации или направить его по пути образования побочных продуктов. От кислорода избавляются разными способами, в зависимости от того, насколько чувствительно к нему содержимое колбы: пробулькивают через раствор аргон или проводят процесс в изолированном от окружающей среды перчаточном боксе. Существующие методы деоксигенации реакционной смеси утомительны, требуют времени и ресурсов, поэтому новая посуда наверняка понравится химикам.

Чтобы получить деоксигенирующее стекло, исследователи из Мельбурнского университета, работающие в группе Грега Цзяо, привили альдегиды к внутренней поверхности обычных флаконов и мерных цилиндров, после чего добавили раствор фермента глюкозооксидазы. Альдегидные группы провзаимодействовали с аминогруппами белка и закрепили фермент на поверхности стекла. Посуда к работе готова.

Принцип ее действия таков: в посуду помещают реакционную смесь с добавкой глюкозы. Иммобилизованный на стекле фермент катализирует ее окисление тем самым кислородом, который растворен в реакционной смеси: фермент катализирует восстановление кислорода до перекиси водорода, попутно окисляя глюкозу до глюколактона, который гидролизуется до глюконовой кислоты. (Перекись водорода затем превращается в гидроксильные радикалы и реакции не мешает.) Так как кислорода в органических растворителях обычно мало, а фермент заставляет реакцию протекать быстро, весь кислород успевает израсходоваться на окисление глюкозы прежде, чем вмешается в основной процесс, протекающий в колбе. Метод подходит для воды и любых органических растворителей, смешивающихся с водой.

Цзяо с коллегами разработали новый тип посуды не для того, чтобы сделать счастливыми всех химиков-органиков, они решали собственные проблемы. Группа Цзяо изучает особо чувствительный к кислороду вид полимеризации, полимеризацию путем обратимого присоединения и фрагментирования, и в какой-то момент, устав от хлопот с деоксигенацией, они подумали, что неплохо бы завести посуду, которая сама позаботится обо всем.

Деоксигенирующую посуду можно использовать многократно. Фермент сохраняет активность как минимум в течение 45 дней при комнатной температуре, а также после девяти химических синтезов с применением метанола как растворителя, последующим мытьем посуды и деликатной сушкой.

Когда же новая посуда появится в лабораториях? Исследователи говорят, что очень скоро: они хотят еще увеличить стабильность фермента, закрепленного на стекле, и после этого производство такой посуды будет запущено.

Понятно, что новинка подойдет не всем. Как несложно догадаться, для тех реакций, на ход которых могут повлиять гидроксильные и альдегидные группы молекул глюкозы, удалять кислород из растворителей или реакционной смеси придется старыми добрыми способами.



Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 9/2019) на с. 6.

123

Разные разности

07.08.2020 16:00:00

Планета Проксима b не случайно привлекает пристальное внимание астрономов. Ведь сразу после ее открытия выяснилось, что это почти Земля: массу оценили в 1,3 земных, причем расположена планета в обитаемой зоне, где возможна жидкая вода. Теперь же к расследованию присоединился точнейший спектрограф ESPRESSO.

>>
07.07.2020 18:00:00

…проект ИТЭР по созданию крупнейшего в мире термоядерного реактора прошел важную веху — на место установлено основание криостата, самая большая и тяжелая часть токамака...

…созданы структуры для фотосинтеза, более эффективного, чем природный, — капли размером с клетку, содержащие мембраны хлоропластов шпината и компоненты ферментативного цикла для синтеза органических молекул из углекислого газа…

…каждая третья женщина европейского происхождения имеет «неандертальский» вариант рецептора гормона прогестерона, связанный с повышенной рождаемостью, более редким кровотечением на ранних сроках беременности и меньшим количеством выкидышей…


>>
20.05.2020 18:30:00

Вакцины – какие, сколько и на какой стадии?

Даже когда острая фаза пандемии COVID-19 закончится и меры карантина больше не будут нужны, сам вирус никуда не денется, а продолжит жить среди нас. Самый эффективный способ от него защититься – сделать вакцину.

>>
18.05.2020 19:00:00

Коронавирусы: в семье не без урода

Найдены молекулярные отличия более патогенных коронавирусов от менее патогенных. Пока не вполне ясно, как эти отличия работают. Но возможно ученые смогут понять, почему настолько похожие инфекционные агенты приводят к таким разным последствиям для человека.

>>
13.05.2020 17:00:00

…из-за снижения транспортных потоков во время пандемии коронавируса уменьшились сейсмические шумы в коре Земли; специалисты считают, что это облегчит мониторинг слабых землетрясений, вулканической активности и других сейсмических событий...

…6 марта с мыса Канаверал стартовала миссия Space X CRS-20, которая доставит на МКС 250 пробирок со стволовыми клетками человека; на протяжении месяца они будут развиваться в кости, хрящи и другие ткани в условиях невесомости...

…по мере того как на рынок выходят художественные произведения, разработанные с помощью генеративных алгоритмов и когнитивной робототехники, встает вопрос об авторском праве на них…

>>