100 лет эта металлорганическая молекула считалась невозможной: оказалось, что это не так

Производное металлорганического соединения ферроцен имеет 20 валентных электронов в стабильной конфигурации, как показало новое исследование ученых. Это опровергает существующее в течение последних 100 лет предположение, согласно которому максимальное число валентных электронов составляет 18. Ферроцен — это соединение, которое используется в нефтяной промышленности, в создании полиэтилена и в синтезе некоторых медицинских препаратов. Ферроцен является стабильным, оранжевым кристаллическим веществом, которое не растворяется в воде, но хорошо растворяется в органических растворителях. Новое достижение ученых открывает возможности для необычной химии. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications, пишет IFLScienсe.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Сочетание железа и молекул на основе углерода открывает многие возможности для необычной химии. Одним из классов таких металлорганических соединений являются металлоцены, в которых органические кольца расположены по обе стороны от атома железа. Ферроцен (Fe(C5H5)2) – это первый металлоцен и он был обнаружен в 1951 году. Его создание считается началом современной металлоорганической химии, но, похоже, ученым еще многое предстоит о нем узнать.

Ферроцен обычно имеет 18 валентных электронов (тех, которые могут участвовать в образовании химических связей), и, по словам ученых, это часть закономерности, впервые обнаруженной 30 лет назад. Многие металлорганические соединения наиболее стабильны, когда окружены 18 валентными электронами. Это химическое правило, на котором основаны многие ключевые открытия в области катализа и материаловедения.

Действительно, ожидание того, что определенные молекулы будут иметь 18 валентных электронов, настолько полезно для химиков, стремящихся предсказать молекулярную структуру, что оно способствовало получению трех Нобелевских премий.

Но тот факт, что 18 электронов представляют собой золотую середину, не означает, что альтернатив нет. Некоторые 16-электронные соединения стабильны, а парамагнитный никелоцен имеет 20 валентных электронов. Список исключений из этого правила расширился после того, как ученые создали 20-электронное производное ферроцена, используя железо-азотную связь.

По словам ученых, два дополнительных валентных электрона индуцировали необычное окислительно-восстановительное свойство, которое открывает возможности для будущих применений.

Ферроцен и его производные используются в реакциях с переносом электронов (окислительно-восстановительные реакции) как в качестве катализатора, так и реагента, и применяются в самых разных областях, таких как солнечные панели и медицинские препараты. Но прежний узкий диапазон степеней окисления ферроцена ограничивал круг реакций, которые он может инициировать. Это открытие должно изменить ситуацию.

19-электронное производное ферроцена было получено ранее, но только с использованием мощного восстановителя. Оказалось, что для получения 20-электронного ферроцена требуется менее экстремальный подход. Когда атом азота связывается с атомом железа в центре ферроцена, два электрона отрываются от железа, готовые к связыванию с другими молекулами.

Как уже писал Фокус, ученые обнаружили новый термостойкий материал. Ученые подтвердили существование материала с гибридными теплопроводными свойствами кристаллов и стекла.

Также Фокус писал о том, что похоже мы живем в гигантской пустоте. На это указывает "звук" ранней Вселенной. Астрономы предлагают очередное решение одной из главных загадок Вселенной: значение скорости расширения космоса в ранние эпохи Вселенной и в современной ее истории различаются. Ученые считают, что это можно объяснить тем, что наша галактика Млечный Путь находится в гигантской пустоте.