合成乙炔钙所需的碳以不可持续的方式开采

乙炔钙是150多年前发现的。它是黄白色，米色或灰色固体，是钙和碳的化合物。乙炔钙目前用于生产气态乙炔。在工业上，它广泛用于生产乙酸和乙醇;它也可以用于生产塑料，橡胶和火箭发动机。

合成乙炔钙所需的碳以不可持续的方式开采。结果，化石资源枯竭(不可持续的方法)，而且，地表以上的碳量增加。“我们正在制定碳中和生产周期的策略。特别是，要获得乙炔钙，您可以使用通过废物热分解(热解)获得的碳，所得物质可以在工业上用于创造新的化合物。”圣彼得堡大学簇催化实验室的研究员Konstantin Rodygin说。

“如今，人类面临的主要挑战是创造新一代的工业流程，使其能够在碳中和方法中获得最重要的有机化合物和材料。最重要的是用可再生资源替代化石资源，从而解决环境问题。正如我们的作品显示，有机合成基于钙乙炔开辟了实现碳中和技术的新机会。此外，了解化学过程在溶液中的碳化物种类的变换在化学过程是至关重要，俄罗斯科学院成员，泽林斯基研究所团簇催化以及金属络合物和纳米级催化剂实验室负责人瓦伦丁·阿纳尼科夫(Valentin Ananikov)说。

化学家通过模拟在乙炔钙，水和二甲基亚砜溶剂相互作用过程中原子和分子水平上发生的过程，化学家们提出了一种使用该物质的新策略。乙炔化钙是一种盐，它含有乙炔带负电的酸性残基(带-2电荷的所谓乙炔根阴离子)和带正电的钙离子。研究人员研究了二甲亚砜溶剂中乙炔根阴离子，水和其他一些物质的酸度。在这种溶剂中，可以观察到不寻常的现象。乙炔根阴离子与水的相互作用，水解不完全进行。如此形成的电荷为-1的阴离子可以经历广泛的关键有机化学反应。

“进行分析后，我们意识到可以代替水使用其他质子化物质将乙炔化物转移到溶液中。另外，可以潜在地使用毒性较小且更绿色的溶剂代替二甲基亚砜来进行涉及乙炔钙的反应，如果溶剂符合某些新发现的标准，则由于乙炔酸钙在毒性较低的溶剂中反应的潜力，以及采用更可持续的方法处理乙炔酸钙，新物质的化学合成可以“更绿色”。文章的共同作者，圣彼得堡大学化学研究所助教研究员Mikhail Polynski说。

值得注意的是，新文章的共同作者之一是圣彼得堡大学的毕业生Mariia Sapova，她在硕士学习期间就开始了该项目的工作。“具有挑战性的项目从一开始就吸引了我，因为结合各种计算方法的想法为模拟复杂过程(例如我们的溶出过程)开辟了充足的机会。这项工作使我对科学领域有了更广泛的了解。一般，并且鼓励我走出舒适区，模拟晶体，并挑战各种方法在计算化学中的适用性。我认为应该进一步发展像本文中所提出的方法学上复杂的建模方法，以便我们可以对化学过程进行真正逼真的建模。”

正如米哈伊尔·波林斯基(Mikhail Polynski)所指出的那样，新近提出的研究纯粹是理论上的。它是从乙炔钙中获得乙炔化物过程的计算机模拟。“我们使用了所谓的量子化学方法，即Born-Oppenheimer分子动力学。作为这种模拟的结果，可以制作一部短分子电影，展示在很短的皮秒内原子和分子的运动是什么样子，时间尺度。” Mikhail Polynski总结道。