金属元素钐与其他元素结合后，是一种非常有用的化学试剂，可用于合成可用于制造新药物的分子。该元素于1879年在俄罗斯的一座矿井中被发现，以其所在的矿物钐矿命名，而钐矿本身则以俄罗斯采矿工程师瓦西里·萨马尔斯基-比霍维茨(VassiliSamarsky-Bykhovets)的名字命名。

最常见的钐试剂是二碘化钐，它由一个钐原子和两个碘原子组成。

但将这种多功能试剂扩大到足以在工业环境中使用的量却颇具挑战性。“这种试剂对空气敏感，因此你经常需要在反应前准备新鲜的溶液，”加州理工学院研究生ChungkeunShin说道，他在SarahReisman的实验室工作，SarahReisman是加州理工学院化学与化学工程系的Bren化学教授和NormanDavidson领导。

“而且即使在小反应中我们也经常需要使用大量的它，因此它对于进行工业规模的反应来说是不切实际的。”

据《科学》杂志8月22日报道，加州理工学院的化学家们成功解决了这一扩大规模的难题。这项研究的标题是“通过SmIII-醇盐质子分解实现还原钐(电)催化”。

他们的解决方案使二碘化钐试剂基本上能够自行回收并在单一反应中重复使用，这意味着不再需要大量的溶剂和新鲜的制剂。

“二碘化钐在学术界已被用于合成天然产物，如抗癌剂紫杉醇，但这种试剂并不适用于工业规模生产此类产品，”Reisman说。“突破在于，现在我们可以将这些有趣的反应转化为工艺开发或发现。”

由于钐试剂在反应过程中会形成棘手的钐-氧键，导致化学物质失活，因此其只能在实验室中使用。

“迄今为止，将钐重新回收到活性状态一直非常困难，”加州理工学院研究生艾米丽·博伊德(EmilyBoyd)解释道。她在加州理工学院布伦化学教授兼雷斯尼克可持续发展研究所所长乔纳斯·彼得斯(JonasPeters)的实验室工作。博伊德和Shin是这项新研究的共同主要作者。

她说：“这种试剂通常会形成非常强的钐氧键，这种键很难断裂，因此很难回收利用。”

换句话说，氧键导致反应进入胡同。“这就像钐试剂变得懒惰，坐在沙发上不想做功，”Shin说。

“这种状态下，钐会感觉很舒服，而且会一直保持这种状态，”博伊德说道，“因此，我们尝试使用不同的酸来切断钐-氧键，让这种试剂重新发挥作用。”

以前，打破这种钐-氧键的尝试需要使用刺激性化学物质。在这项新研究中，研究人员能够使用温和的酸来切割这种键，这对于大规模反应更为实用。酸为结合的氧提供质子，使其变成醇并释放出钐。

博伊德说，她和彼得斯实验室的同事有兴趣与赖斯曼实验室合作，因为他们在固氮方面的研究涉及到二碘化钐剂。

氮固定是指大气中的气态氮转化为氨等化合物的过程，这些化合物对植物(以及食用植物的人)至关重要。这个过程可以通过细菌自然完成，也可以通过化学反应人工完成。彼得斯实验室正在开发新的化学反应，以比现在常用的方法更有效、更可持续的方式人工固定氮。

“将氮转化为氨是我们实验室非常感兴趣的反应，”博伊德说。“我们在实验室中使用钐试剂来研究这些反应，但不可能将其扩大到工业水平。通过与专门研究合成有机化学的Reisman团队的交谈，我们决定联手。”

事实证明，此次合作具有协同效应。Shin解释道：“我没有Emily拥有的技能，Emily也有。这种结合让我们找到了这种难以理解的化学反应。”