乙烯二酮(ethylenedione, OCCO, O=C=C=O),这个分子听起来和看上去一样简单,就算是只学过初高中化学的人都可以画出它的分子结构。但就是这样一个简单的分子,自1913年被首次提出以来,一直笼罩着神秘的面纱,100多年过去了,科学家一直试图证实它的存在,但收效甚微。
与OCCO有关最具争议的话题当属20世纪40年代底特律医生William Frederick Koch(下图)所提到的“神奇药物”——Glyoxylide。Koch说Glyoxylide可以治愈所有的癌症、糖尿病等。他声称他合成了OCCO,而同时OCCO又是Glyoxylide的活性成分。当然,美国食品和药物管理局(FDA)认为Koch就是一个江湖骗子,不过Glyoxylide作为癌症解毒剂的神话一直延续至今。
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暂且不谈“神药”是否存在,最近,美国亚利桑那大学的Andrei Sanov教授证实了OCCO是真实存在的,而它的结构也像我们所期待的那样漂亮。
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“我们不谈那些复杂化合物,我们所讲的是一个只具有四个原子且结构‘清晰’的小分子,现代科学不应该观察到它吗?”Andrei Sanov教授在一份新闻稿中说,“然而,经过一个多世纪,无论是物质态还是过渡态,人们从未发现它的存在。”这是因为OCCO的不稳定性,它会在半纳秒左右的时间分裂成两个一氧化碳(CO),这种类型的瞬态分子被称为双自由基(diradical)。
Lab of Prof. Andrei Sanov. Image: The University of Arizona
“自由基(radical)和双自由基(diradical)其实就在我们身边,”Sanov说。“自由基是具有未成对电子的分子,它们一直在寻找反应机会。自由基带有一个这样的未成对电子,而双自由基则有两个。”Sanov的学生用乙二醛(OCHCHO)进行试验,“一旦我们将其变为气相,我们就可以用质谱仪来分析它,它也成为一个很好的样本,并能得到漂亮的信号强度,”博士生Andrew Dixon说。“我们试图找到我们所制备的分子的名称,在维基百科上搜索ethylenedione。那时我们才知道这是一个全新的分子。”
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这一研究成果发表于《Angewandte Chemie》上。
该研究小组将继续研究OCCO分子,并从它在大气过程中的作用入手。他们说,因为乙二醛在大气化学起着重要作用(OCCO的前体分子),OCCO也许也起着重要作用,这可能对大气模型的精确度有着潜在影响。
“作为我们工作的一个重要结果就是终结了关于OCCO是否存在的争议,”Sanov补充道。“我们确实找到了它,这说明理论预测是正确的,瞬态OCCO双自由基确实存在。”
1. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201503423/abstract
2. http://www.sciencealert.com/existence-of-elusive-molecule-confirmed-after-more-than-a-century
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