Ковалентные связи углеродуглерод намного более гибкие, чем предполагалось

Исследовательская группа из Университета Хоккайдо успешно продемонстрировала, что ковалентные связи углерод-углерод (CC) гибко расширяются и сжимаются в ответ на свет и тепло. Эта неожиданная гибкость CC-связей может придать органическим соединениям новые свойства, по информации сайта mzhost.ru.

Жесткие и прочные ковалентные связи CC являются основной структурой органических и биологических соединений. Понимание их природы необходимо для улучшения наших знаний о химических явлениях.

Обычно длина связи CC практически постоянна. Исследователи, однако, провели это исследование, исходя из предпосылки, что чрезвычайно удлиненные CC-связи являются слабыми и поэтому могут расширяться или сокращаться в ответ на внешние стимулы. Группа разработала и синтезировала соединения, которые циклизуются, образуя клеточные структуры при воздействии света. Они исследовали, как структурные преобразования влияют на длину CC-связей в ядрах соединений.

Исследователи обнаружили, что одинарные связи CC в ядре гибко сжимаются во время фотоциклизации. Они также обнаружили, что циклизация может быть обращена нагреванием, и связи CC расширяются, когда соединения возвращаются в исходное состояние. Использование монокристаллов соединений в качестве аналогов позволило исследователям непосредственно наблюдать их гибкость и легко выяснить их структуру в деталях.

Это первый случай, когда процесс расширения и сжатия CC-связей наблюдается напрямую. Ученые пришли к выводу, что это новое явление, при котором связи CC приобрели гибкость, когда они были удлинены до предела, что уменьшило энергию связи. Кроме того, они показали, что окислительный потенциал соединения изменился более чем на 1 вольт из-за обратимого расширения и сжатия чрезвычайно удлиненной CC-связи, что указывает на новое свойство, связанное с гибкостью связи.

Исследователи говорят, что синтез соединений с еще более длинными связями может привести к большему количеству функций за счет уникальных реакций или значительных изменений их свойств. Это сложное исследование, направленное на установление рекорда по длине одинарной связи CC, играет важную роль в разработке материалов, которые можно активировать / деактивировать с помощью нового режима реакции.

Исследователи - Такуя Симаджири, профессор Таканори Судзуки и доцент Юсуке Исигаки с химического факультета Университета Хоккайдо. Результаты их исследования были опубликованы в Angewandte Chemie International Edition 30 сентября 2020 года. Эта работа следует за их исследованием 2018 года, в котором группа синтезировала органическое соединение с рекордной длиной CC-связи более 0,18 нанометров по сравнению со стандартом. 0,154 нм.