Китайские химики синтезировали ряд молекул, которые содержат в своей структуре четыре конденсированных ароматических кольца с единым центральным атомом осмия. Выходы реакции составили более 85 процентов, а одно из веществ удалось выделить с 92-процентным выходом. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Органические соединения, которые содержат в своей структуре несколько бензольных колец, соединенных друг с другом по одной из сторон, называют полициклическими ароматическими углеводородами. Атом углерода в качестве центрального может содержаться не больше, чем в трех конденсированных ароматических кольцах. Для создания более сложных структур его можно заменить атомом переходного металла, наличие d-орбиталей которого в теории должно позволять удерживать вокруг себя более трех конденсированных ароматических колец. Однако экспериментально синтезировать такие молекулы удавалось только с двумя или тремя кольцами.
Чженюй Лу (Zhengyu Lu) с коллегами из Сямэньского университета предположили, что реакционно активные металлароматические соединения с тремя конденсированными пятичленными кольцами идеально подойдут как субстрат для циклоприсоединения ненасыщенных органических веществ, образуя таким образом молекулы с четырьмя конденсированными кольцами. Синтетики ввели в реакцию трициклическое вещество с единым атомом осмия в центре, образовывающим с одним из углеродов тройную связь. По задумке авторов статьи, малый размер ароматического кольца с атомом переходного металла способствовал активации тройной связи. По ней должна была присоединиться молекула азида — соединения с тремя атомами азота, соединенными двойными связями, которые в результате реакции образуют четвертый пятичленный цикл.
Реакция образования четвертого цикла прошла практически количественно: все из исследованных азидов удалось присоединить с выходом более 85 процентов, а бензилазид прореагировал с металлорганическим комплексом с выходом 92 процента. Состав полученных веществ исследователи подтвердили методами ядерного магнитного резонанса и рентгеновской дифракции.
Для ответа на вопрос, имеют ли новые соединения необычные свойства, авторы сняли спектр поглощения веществами электромагнитного излучения. Комплексные соединения активно поглощали излучение в области от ультрафиолетовой до ближней инфракрасной области (850 нанометров). Предположительно, так происходит из-за сильного сопряжения в ароматической металлорганической структуре. Благодаря способности поглощать инфракрасное излучение раствор одного из синтезированных веществ мог за пять минут нагреваться 808-нанометровым лазером от 29 до 79 градусов Цельсия. Это свойство делает вещество перспективным для использования в области биомедицины или создания фотоэлектрических материалов. А способ синтеза, который предложили авторы, поможет, по их словам, создавать ароматические молекулы с еще более сложной структурой.
Три года назад немецкие и американские химики смогли синтезировать в чистом виде линейную молекулу из семи конденсированных шестичленных колец — гептациклен. А еще двумя годами ранее американские ученые из трех молекул декациклена «собрали» молекулу, похожую на пропеллер.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение