Российские ученые совместно с иностранными коллегами создали 21-электронный металлоцен — металлоорганическое соединение, использующееся для создания различных материалов и химической промышленности. Ранее считалось невозможным создать металлоцен, в котором количество электронов было бы больше 18. Полученное вещество оказалось стабильным как в растворе, так и в твердом состоянии. Открытие поможет создавать новые материалы, которые можно будет использовать в медицине, катализе и энергетике. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communication.
Металлоорганические соединения — это молекулы, состоящие из атомов металлов и органических молекул. Они часто используются для ускорения химических реакций и сыграли значительную роль в развитии химии. Металлоцены — это тип металлоорганических соединений, которые известны своей универсальностью и особой «бутербродной» структурой. Дело в том, что эти соединения заключают атомы металла между органическими молекулами так же, как ломтики хлеба — начинку в бутерброде. Эта структура позволяет комбинировать множество различных элементов с образованием разнообразных соединений. Их можно использовать в различных технологиях, включая производство полимеров, глюкометров — используемых для измерения количества глюкозы в крови, а также в качестве катализатора — вещества, которое увеличивает скорость химических реакций. Химическая структура металлоценов позволяет образовывать комплексы, содержащие до 20 электронов. Однако 18-электронная структура наиболее предпочтительна, поскольку является самой стабильной. Металлоцены, включающие более 18 электронов, встречаются редко, потому что при преодолении этого порога химические связи в соединениях начинают удлиняться, разрываться и менять структуру. Однако в новом исследовании ученые разработали соединение, которое выводит использование металлоценов на новый уровень. Они увеличили количество электронов в металлоцене, что ранее считалось невозможным.
Команда исследователей успешно добавила еще два электрона к 19-электронному металлоцену и создала 21-электронный металлоцен. Это соединение оказалось стабильным как в растворе, так и в твердом состоянии, а также может храниться в течение длительного времени.
Ученым необходимо было проверить, что все элементы успешно связались друг с другом в новом металлоцене и не нарушают его структуру. Чтобы узнать, не изменилось ли строение «бутерброда», исследователи провели серию экспериментов и смогли однозначно доказать, что металлоцен правильно связан со всеми соседними атомами углерода и что атом азота присоединен к атому кобальта.
Это открытие может иметь значительное влияние на медицину, катализ и энергетику. Ученые планируют продолжить исследования и использовать 21-электронный металлоцен в более практических областях, таких как катализ и материаловедение. Они также надеются, что это открытие приведет к развитию новых металлоорганических соединений и откроет новые возможности в этой области химии.
Автор: Дария Пляченко.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
