Metalisk femleddet ring flytter grænserne for aromaticitet

Forskere ved Chemnitz University of Technology, Humboldt Universität Berlin og Philipps-Universität Marburg lykkes med at syntetisere et molekyle, der faktisk ikke burde eksistere.

Hvor mange atomer kan en aromatisk ring have, hvis den kun indeholder to elektroner? Svaret er for nylig blevet ændret:fem! For første gang er det lykkedes et hold fra kemi at syntetisere og beskrive en fem-leddet aromatisk forbindelse – en vigtig klasse af stoffer i kemi – ved at kombinere eksperiment og teori. De har således opnået, hvad der var blevet forsøgt i årtier og i mellemtiden var blevet anset for umuligt. Forskergrupperne ledet af kemiprofessor Dr. Robert Kretschmer fra Chemnitz University of Technology, Dr. Oliver Dumele fra Humboldt University Berlin og kemiprofessor Dr. Florian Weigend fra Philipps University i Marburg rapporterer om deres resultater i tidsskriftet Angewandte Chemie International Edition .

Aromatiske forbindelser behøver ikke nødvendigvis at være duftende

"Begrebet aromatisk forbindes normalt med lugten af ​​en forbindelse. I kemien står det dog også for forbindelser, der danner en ring, hvori elektroner kan fordeles. Det gør ringene mere stabile, hvorfor det vurderes, at ca. to tredjedele af de kemiske forbindelser, der kendes i dag, er helt eller delvist aromatiske," forklarer Kretschmer.

Aromaticitet er et af de mest grundlæggende begreber i kemi og kan spores tilbage til den tyske kemiker August Kekulé. Siden hans skelsættende arbejde i 1865 har forskere forsøgt at finde en generel definition og fortsætte med at opdage nye typer aromaticitet. For at et molekyle kan betragtes som aromatisk, skal det fordele mindst to elektroner over ringen. I de fleste tilfælde er der dog betydeligt flere, der spænder mellem seks og indtil videre maksimalt 162 elektroner. Mens rekorden for det maksimale antal elektroner jævnligt er blevet hævet, blev det tidligere antaget, at de minimalt nødvendige to elektroner kun kan stabilisere ringe med maksimalt fire atomer. Dette skyldes, at jo større en ring bliver, jo færre ekstra elektroner er tilgængelige pr. atom, hvorfor den stabiliserende effekt bliver mindre og mindre.

Overraskende konklusion:to elektroner kan stabilisere ringe med fem atomer

Holdet ledet af prof. Dr. Robert Kretschmer, som for nylig overtog professoratet i uorganisk kemi ved Chemnitz University of Technology, er nu lykkedes med at flytte denne grænse. De syntetiserede en forbindelse, der indeholder en plan ring med fem galliumatomer.

"Da vi så krystalstrukturen, var vi ret imponerede," siger Kretschmer, "da det faktum, at ringen er flad, og at bindingerne inde i ringen har lignende mellemrum, allerede er klare indikationer på molekylets aromatiske karakter."

Spektroskopiske undersøgelser gav derefter yderligere bevis for dens aromatiske natur. I samarbejde med forskergrupperne for Oliver Dumele i Berlin og Florian Weigend i Marburg blev det nye molekyle også undersøgt beregningsmæssigt. Resultatet:"Forbindelsen er aromatisk, omend kun svagt, men det kan forventes, hvis to elektroner skal fordeles over fem ringatomer," siger Kretschmer.

Dernæst ønsker forskerne i Berlin, Chemnitz og Marburg at studere reaktiviteten af ​​den nye forbindelse mere detaljeret og bruge den til syntese af nye komplekser. + Udforsk yderligere

Største rekord for aromatisk ringstørrelse brudt med 162 π elektroner