| | Химики впервые синтезировали «неорганический бензол» из мышьяка
Наука

Химики впервые синтезировали «неорганический бензол» из мышьяка

Химики впервые синтезировали «неорганический бензол» из мышьяка


Читайте также
Химики впервые синтезировали «неорганический бензол» из мышьяка

ФРДВ рассматривает возможность вложений до 5 млрд рублей в проект строительства завода минудобрений в Приморье
Химики впервые синтезировали «неорганический бензол» из мышьяка

Ученый-агрохимик Асхад Шеуджен о пище для растений и матушке-земле

сегодня в 10:04
Химики из Германии и России синтезировали два новых соединения, относящихся к редкому классу «неорганических бензолов»
В отличие от традиционного бензола (C6H6), в шестиугольное ароматическое кольцо новых молекул входят лишь атомы кремния и мышьяка или фосфора. Помимо фундаментального интереса к подобным соединениям, авторы разработали новый метод формирования связей кремний-фосфор и кремний-мышьяк. Исследование опубликовано в Journal of American Chemical Society, кратко о нем сообщает журнал Chemistry World.
Как правило, свойство ароматичности приписывается органическим соединениям, таким как бензол, нафталин, пиридин и многим другим. Оно означает, что часть электронов в циклической молекуле не привязаны к конкретной паре связанных атомов, а объединены в единое кольцо, охватывающее от трех до нескольких десятков атомов. Такое кольцо из атомов, как правило, химически стабильно и обладает некоторыми специфическими свойствами.
Для того чтобы циклическое соединение было ароматичным, оно должно удовлетворять нескольким требованиям. Во-первых, оно должно быть плоским. Во-вторых, количество электронов, образующих кольцо, должно давать остаток 2 при делении на четыре — важно отметить, что считаются только те электроны, которые располагаются не на линии связи (так называемые σ-электроны), а «над» или «под» ней. В-третьих, каждый атом должен вносить вклад в образование общего электронного облака.
К примеру, в типичном ароматическом соединении, бензоле C6H6, кольцо состоит из шести атомов углерода. По одному электрону от каждого атома уходит на образование связей с водородом, еще два электрона — на «обычные» связи с соседними атомами углерода. Оставшийся четвертый электрон от каждого из атомов участвует в образовании внецентровых связей, которые и объединяются в электронное кольцо. Благодаря ароматичности бензол, в отличие от такого же шестиугольного соединения с двумя внецентровыми связями, не реагирует с бромоводородом.
Затем химики обнаружили, что атомы углерода в бензоле и других циклах можно заменять другими элементами, например азотом или кислородом, — ароматичность при этом сохранялась, хотя молекулы приобретали новые свойства. В 1926 году немецкие химики впервые получили ароматическое соединение, в котором не было ни одного атома углерода — боразол. В шестичленный цикл этого соединения входило три атома азота и три атома бора. Интересно, что и физические свойства вещества оказались похожими на бензол — боразол представляет собой такую же легколетучую пахучую жидкость.
Впоследствии химики синтезировали еще несколько неорганических аналогов бензола. К примеру, среди них были соединения фосфора и азота (их ароматичность является предметом спора), германия и азота, алюминия и азота, фосфора и бора, фосфора и галлия. Отдельно стоит выделить анион S3N3-, у которого не шесть электронов в π-системе, а десять (также соответствует требованию 4n+2). Аналогичные поиски идут и для других ароматических частиц, например аниона циклопентадиена. Так, в прошлом году химики из MIT получили анион P2N3-, являющийся его полным аналогом.
В новой работе химики синтезировали производные неорганических бензолов из мышьяка и кремния (Si3As3) и фосфора и кремния (Si3P3). Для этого ученые использовали металлорганическое производное мышьяка (или, соответственно, фосфора) — комплекс циркония с тетраэдром As4 — и соединение двухвалентного кремния. В результате реакции химики получали желтые кристаллы замещенных неорганических бензолов, которые затем исследовали с помощью методов рентгеновской кристаллографии. Доказать ароматичность соединений авторы смогли с помощью квантово-химических вычислений и спектральных методов.
Кроме шестичленных ароматических систем химики получили и четырехчленные циклы из пар атомов кремния и фосфора (мышьяка). Эти соединения образовались в качестве побочных продуктов основного синтеза. Как показали расчеты, эти соединения являются антиароматическими — количество сопряженных электронов в них кратно четырем. В отличие от ароматических такие системы обладают гораздо меньшей химической устойчивостью.
Соединения с необычными электронными свойствами позволяют ученым проверить, насколько полны современные знания о строении молекул. К примерам таких экзотических систем можно отнести ароматичность Мёбиуса. Она была предсказана в середине XX века из теоретических соображений и требует не 4n+2, а 4n электронов для образования стабильной конфигурации. Первое стабильное соединение с подобной ароматичностью было получено лишь в 2003 году.
Интересно, что химики испытывают и требование «плоскости» ароматических соединений, синтезируя изогнутые ароматические молекулы. К примеру, в марте мы сообщали о рекордном изгибе плоскости бензола — японские химики добились изгиба ядра в сложной молекуле на 35,3 градуса.
https://nplus1.ru...

Еще по теме

Ученые впервые создали молекулы из суператомов

Ученые впервые создали молекулы из суператомов

21-07-2016, 16:33
Изготовлен самый прочный материал в мире

Изготовлен самый прочный материал в мире

18-04-2016, 18:59
Химики открыли легчайший тип водяного льда

Химики открыли легчайший тип водяного льда

14-02-2016, 13:49
Ученые узнали причину стабильности уникальных химических соединений

Ученые узнали причину стабильности уникальных химических соединений

11-02-2016, 17:44
Ученые отследили движение электрона в молекуле

Ученые отследили движение электрона в молекуле

23-10-2015, 14:40
 Из одной молекулы и нескольких атомов создали транзистор

Из одной молекулы и нескольких атомов создали транзистор

22-07-2015, 18:36
Наука

Редактор раздела Наука
Написать на e-mail