金属の5員環が芳香族性の限界を押し広げます

ケムニッツ工科大学の無機化学教授であるロバート・クレッチマー博士は、回折計の前で結晶を調べます。 クレジット:JacobMüller| ケムニッツ工科大学

ケムニッツ工科大学、フンボルト大学ベルリン校、フィリップス大学マールブルク校の研究者は、実際には存在してはならない分子の合成に成功しています。

芳香環が2つの電子しか含まない場合、芳香環はいくつの原子を持つことができますか? 答えは最近変更されました:5つ! 化学のチームは、実験と理論を組み合わせることにより、化学の重要なクラスの物質である5員芳香族化合物の合成と記述に初めて成功しました。 したがって、彼らは何十年にもわたって試みられてきたことを達成し、その間は不可能であると考えられていました。 ケムニッツ工科大学のロバート・クレッチマー博士、ベルリンのフンボルト大学のオリバー・デュメル博士、マールブルグのフィリップス大学のフロリアン・ウェイゲンド博士が率いる研究グループは、ジャーナルでの発見について報告しています。 アンゲヴァンテケミー国際版

芳香族化合物は必ずしも芳香族である必要はありません

「芳香族という用語は通常、化合物の匂いに関連しています。しかし、化学では、電子を分配できる環を形成する化合物も表します。これにより、環がより安定します。そのため、今日知られている化合物の3分の2は、完全にまたは部分的に芳香性です」とKretschmer氏は説明します。

芳香族性は化学の最も基本的な概念の1つであり、ドイツの化学者アウグストケクレにまでさかのぼることができます。 1865年の彼の独創的な研究以来、研究者たちは一般的な定義を見つけ、新しいタイプの芳香族性を発見し続けようとしています。 分子が芳香族であると見なされるためには、リング全体に少なくとも2つの電子を分配する必要があります。 ただし、ほとんどの場合、6個から、これまでのところ最大162個の電子の範囲でかなり多くなります。 電子の最大数の記録は定期的に上げられていますが、以前は、最低限必要な2つの電子は、最大4つの原子を持つリングしか安定化できないと想定されていました。 これは、リングが大きくなるほど、原子ごとに利用できる追加の電子が少なくなるためです。これが、安定化効果がますます小さくなる理由です。

驚くべき結論:2つの電子が5つの原子を持つ環を安定させることができる

最近ケムニッツ工科大学の無機化学の教授を引き継いだロバート・クレッチマー博士が率いるチームは、この境界を変えることに成功しました。 彼らは、5つのガリウム原子の平面環を含む化合物を合成しました。

「結晶構造を見たとき、私たちは非常に感銘を受けました。リングが平らで、リング内の結合が同様の間隔を持っているという事実は、分子の芳香特性をすでに明確に示しているからです」とクレッチマーは言います。

その後、分光学的研究により、その芳香性のさらなる証拠が提供されました。 ベルリンのオリバー・デュメルとマールブルグのフロリアン・ワイゲンドの研究グループと協力して、新しい分子もコンピューターで調査されました。 結果:「化合物は弱くても芳香性ですが、2つの電子を5つの環原子に分散させる必要がある場合はこれが期待できます」とKretschmer氏は述べています。

次に、ベルリン、ケムニッツ、マールブルグの研究者は、新しい化合物の反応性をより詳細に研究し、それを新しい錯体の合成に使用したいと考えています。


162π電子で破られた最大の芳香環サイズの記録


詳しくは:
Oleksandr Kysliak et al、2つのπ電子のみで安定化された平面5員芳香環、 アンゲヴァンテケミー国際版 (2022)。 DOI:10.1002 / anie.202206963

ケムニッツ工科大学提供

引用:金属製の5員環は、芳香族性の境界を押し広げます(2022年6月2日)。

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