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.

Разные разности
28.01.2023
Милосердный пожар
Команда исследователей из Университета Миссури изучила, как почва после лесного пожара, насыщенная д...
10.01.2023
Лед озадачивает
Почему горячая вода замерзает быстрее холодной? Как выяснили химики, секрет кроетс...
09.01.2023
Пишут, что...
…волнистая рябь на поверхности сосулек связана с наличием примесей в воде, из которой сосулька о...
19.12.2022
Пишут, что...
…бездействующая черная дыра в созвездии Змееносца примерно в 10 раз массивнее Солнца и расположе...