Отримано найбільшу ароматичну молекулу

Хіміки з Оксфордського університету синтезували найбільшу ароматичну молекулу в історії. Схожа на колесо молекула містить в ароматичній системі 78 електронів, що в півтора рази більше, ніж у попереднього рекордсмена.

Чому ароматичні сполуки назвали ароматичними - велика загадка. Не всі представники того класу речовин, який потрапляє під сучасне визначення цього терміна, має запах, і навпаки: не все, що пахне, ароматичне.

Критеріїв ароматичності існує кілька, але коротко можна описати всі ароматичні речовини як такі, що складаються з молекул, в яких атоми шикуються в кільце, а електрони, які беруть участь в утворенні хімічних зв'язків, узагальнюються. Іншими словами, якщо у формулі речовини є кільце, то сполука, швидше за все, ароматична. Є легенда про те, що кільцева структура відкрилася академіку Кекуле уві сні про мавпочок, які водять хоровод, тримаючи один одного за хвости.

Найпростіша ароматична речовина - бензол

Узагальнення електронів надає ароматичним сполукам особливі фізичні та хімічні властивості - наприклад, видатну стійкість. Щоб з «єднання стало ароматичним, кількість електронів, що беруть участь в освіті зв» язків, має відповідати правилу Хюккеля, тобто дорівнювати (4n + 2), де n - ціле число. Рідкісні винятки з цього правила пояснюються ароматичністю Мебіуса.

Хюккелівські ароматичні молекули можуть мати в кільці 6, 10, 14, 18, 22 і більше атомів. Однак синтез великих кілець з кількістю атомів більше 22 - справа досить тонка; у великих кільцях ароматичність втрачається. Фіксувати їх можна, якщо замість окремих атомів використовувати складні молекулярні фрагменти з жорсткою геометрією. Досі найбільшою ароматичною молекулою, яку вдалося синтезувати, був додекафірин - циклічна молекула, що складається з дванадцяти п'ятикутних піррольних фрагментів, з'єднаних за мотивом порфірину (цикл з чотирьох пірролів, з'єднаних через містки-атоми вуглецю, входить до складу гему, хлорофілу, феофітину).

Будова циклічного гексамера порфірину з молекулій- «розпорядком» у центрі.

Цього разу хіміки пішли на рекорд і «зібрали» з порфіринових структур найбільшу ароматичну молекулу в історії. Її структурна формула нагадує колесо автомобіля з «покришкою» із замкнутих у кільце порфіринів, зсередини укріпленої плоским каркасом.

Молекула містить 78 пов "язаних електронів. Це абсолютний рекорд. Її величезні для мікроміру розміри дозволили вченим порівняти магнітні властивості ароматичного сполуки з магнітними властивостями в наноколічках з металів і напівпровідникових матеріалів. Раніше це було зробити дуже складно, оскільки розміри наноколець на порядок перевищували розміри найбільших наночастинок металів. Дослідження опубліковано в журналі Nature.