Warszawscy naukowcy torują nowe ścieżki w bezpiecznym obchodzeniu się z niebezpiecznymi związkami metaloorganicznymi

Przełomowe badanie opublikowane w Science Advances przez grupę badawczą profesora Janusza Lewińskiego z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk i Politechniki Warszawskiej demonstrują rewolucyjną strategię zabezpieczenia piroforycznych związków metaloorganicznych, zmniejszając ryzyko w codziennej pracy laboratoryjne z tymi substancjami. A wszystko po sąsiedzku, w Warszawie.

Od czasu pionierskich badań Edwarda Franklanda z połowy XIX w. związki metaloorganiczne, w tym dialkilocynkowe (ZnR₂), odgrywają kluczową rolę w chemii syntetycznej, katalizie oraz nanotechnologii. Jednak ich wysoka wrażliwość na powietrze i zdolność do spontanicznego samozapłonu, stwarza poważne wyzwania w zakresie bezpiecznej pracy z tego typu związkami. 

To jednak może się zmienić! Wpisując się w bardzo dynamicznie rozwijający się nurt współczesnej chemii obejmujący projektowanie funkcjonalnych kapsuł supramolekularnych i materiałów mikroporowatych, zespół prof. Lewińskiego zaproponował innowacyjne rozwiązanie polegające na zamknięciu reaktywnych cząsteczek metaloorganicznych w monokrystalicznych matrycach, stworzonych z odpowiednio zaprojektowanych związków koordynacyjnych. Jak wyjaśnia dr Iwona Justyniak, współautorka badania: Takie samoorganizujące się „krystaliczne gąbki” zapewniają efektywną stabilizację względem powietrza i umożliwiają efektywne badanie budowy lotnych i wysoce reaktywnych cząsteczek ZnR2 za pomocą klasycznej techniki dyfrakcji rentgenowskiej.

Opracowana metoda nie tylko umożliwia szczegółowe badania strukturalne, lecz także pozwala na skuteczne rozdzielenie mieszanin tych związków. „Wykazaliśmy, że specyficzne warunki stwarzane wewnątrz subnanometrycznych wnęk supramolekularnych umożliwiają selektywne wychwycenie cząsteczek ZnMe₂ z mieszaniny ZnMe₂ i ZnEt₂”, dodaje dr Michał Terlecki. 

Co ciekawe, enkapsulowane związki mogą zostać ponownie uwolnione z gąbczastej matrycy krystalicznej poprzez łagodne podgrzewanie lub rozpuszczenie kryształów w organicznym rozpuszczalniku, co otwiera drogę do ich bezpiecznego przechowywania i kontrolowanego uwalniania na potrzeby innych procesów. W czasach, gdy bezpieczeństwo i precyzja są priorytetem w badaniach chemicznych, to nowatorskie podejście może stanowić potężne narzędzie dla chemików w codziennej pracy laboratoryjne.

 „Nasza metoda toruje drogę do tworzenia innowacyjnych układów supramolekularnych zaprojektowanych z myślą o wychwytywaniu, stabilizacji i przechowywaniu niebezpiecznych reagentów”, uzupełnia dr Kamil Sokołowski.

To odkrycie stanowi istotny krok naprzód w dziedzinie chemii metaloorganicznej i otwiera obiecującą drogę do bezpieczniejszego oraz bardziej efektywnego wykorzystania niebezpiecznych reagentów chemicznych zarówno w badaniach naukowych, jak i w zastosowaniach przemysłowych.

Prezentowane badania zostały sfinansowane w ramach grantu NCN MAESTRO 11 nr 2019/34/A/ST5/00416.

KONTAKT:
Prof. Janusz Lewiński
Instytut Chemii Fizycznej, Polska Akademia Nauk
Tel: +48 22 343 2077
email: jlewinski@ichf.edu.pl

SCIENTIFIC PAPER:
“Stabilization toward air and structure determination of pyrophoric ZnR2 compounds via supramolecular encapsulation”
Kamil Sokołowski, Iwona Justyniak, Michał Terlecki, David Fairen-Jimenez, Wojciech Bury, Krzysztof Budny-Godlewski, Jan Nawrocki, Marek Kościelski, Janusz Lewiński 

Science Advances, 2025, vol. 11, Issue 17, eadt7372
DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.adt7372