Ученые из Королевского технологического института, расположенного в Стокгольме, и представителями компании Kinetic Chemistry Research опубликовали статью в журнале Science Advances, в которой утверждается, что обнаружение ранее предсказанных тетраоксидов с высоким содержанием кислорода важно для различных областей науки, таких как химия атмосферы, биохимия, медицина и химия горения, сообщает научный журнал EurekAlert!.
«Это вещество можно сравнить с бозоном Хиггса в химии окисления, — отмечает Барбара Нозьер, профессор физической химии из Королевского технологического института. — Его наличие предсказывалось на протяжении многих лет, однако непосредственного обнаружения ему не удавалось зафиксировать».
Впервые упоминания о тетроксидах появились в 1950-х годах. Изначально считалось, что эти соединения образуются кратковременно в ходе взаимодействия двух органических радикалов, приводящего к формированию молекулы, содержащей четыре атома кислорода, расположенных последовательно. Данный процесс описывается механизмом Рассела.
Хотя тетраоксиды нестабильны и быстро разлагаются, они участвуют во всех реакциях, сопровождающих окисление органических веществ при взаимодействии с воздухом. К таким реакциям относятся пожары, горение свечи, работа двигателей внутреннего сгорания, а также процессы, происходящие при низких температурах в атмосфере Земли и в живых организмах.
До настоящего времени свидетельства их существования носили косвенный характер, были противоречивыми или основывались на экспериментах, проводимых в холодных и экстремальных лабораторных условиях. Теперь группа ученых предоставила подтверждение их существования, используя новаторскую масс-спектрометрическую методику, которая позволяет выявлять чрезвычайно нестабильные молекулы, не вызывая их разрушения.
К удивлению исследователей, тетроксиды демонстрировали заметную стабильность в воздушной среде, что контрастировало с условиями, применявшимися в предыдущих исследованиях. «Полученные данные свидетельствуют о том, что тетроксиды способны сохраняться при обычной температуре на воздухе, что исключает необходимость поддержания экстремально низких температур, характерных для прошлых экспериментов», – отмечает Нозьер.
Установление того, что тетроксиды присутствуют как в окружающей среде, так и в живых организмах, указывает на возможность их участия в непредсказуемых реакциях и образовании нестандартных продуктов окисления, нуждающихся в дополнительном исследовании.
Это может изменить время, в течение которого в атмосфере задерживаются загрязняющие вещества, например, растворители, используемые в красках, или дым. Также это влияет на формирование других веществ, переносимых по воздуху, и аэрозольных частиц. Согласно словам Нозьер, определение продолжительности их существования – от 0,2 до 200 миллисекунд – позволяет понять скорость химических реакций и продукты, которые в результате могут образоваться.
Достигнутые выводы представляют значительный интерес для медицины, в особенности для изучения окислительного стресса и разработки методов борьбы с раком, поскольку механизм Рассела находит применение в перспективных терапевтических стратегиях.
[Фото: David Callahan/KTH]