In nauwe poriën worden tussenproducten van reacties zichtbaar

Door moleculen op te sluiten in de poriën van een door henzelf ontwikkeld materiaal, hebben Japanse scheikundigen voor het eerst het tussenproduct van een bekende chemische reactie kunnen waarnemen. Hoewel er over het mechanisme van de betreffende reactie weinig twijfel bestond, en het bestaan van het kortlevende tussenproduct zo goed als vaststond, was de exacte structuur ervan onbekend. Takehide Kawamichi en zijn collega’s van de universiteit van Tokio denken dat ze met de door hen ontwikkelde methode ook het mechanisme van andere reacties kunnen ophelderen (Nature, 1 oktober).

Wanneer moleculen met elkaar reageren veranderen atomen binnen het molecuul van plaats en worden er soms (kleinere) moleculen (zoals water) afgestoten. Dat gebeurt niet altijd in één ononderbroken beweging. Meestal ontstaan er instabiele tussenproducten die vaak maar een fractie van een seconde bestaan. Die tussenproducten zijn lastig waar te nemen, zelfs met behulp van de nieuwste snelle spectroscopische technieken. De Japanse onderzoekers lieten daarom een ‘klassieke’ chemische reactie niet alleen bij lage temperatuur verlopen – dan verloopt alles immers wat trager – maar ze sloten de reactanten bovendien op in de kanaaltjes van een door henzelf gemaakt organisch kristal.

De onderzoekers hoopten de eventuele tussenproducten te kunnen vangen wegens hun beperkte bewegingsvrijheid, en zo hun structuur met röntgenanalyse te kunnen bepalen: met behulp van röntgenstraling kunnen de posities van atomen in een kristal zeer nauwkeurig worden gemeten.

Dat lukte. Na eerst de structuur van het tussenproduct te hebben vastgelegd, die in overeenstemming was met de voorspellingen, moesten ze nog aantonen dat dit tussenproduct tot het verwachte eindproduct zou leiden. Ze verhoogden de temperatuur en bepaalden daarna ook de structuur van het eindproduct. Die was wat ze verwachtten.

Rob van den Berg