Химики синтезировали полностью неорганический ароматический анион

Плотность распределения заряда по структуре аниона, теоретическое моделирование
Изображение: Alexandra Velian, Christopher C. Cummins / Science, 2015
Химики из Массачусетского Технологического Института получили неорганический анион, обладающий ароматичностью — свойством, чаще всего ассоциирующимся с органическими соединениями, например, бензолом. Их статья опубликована в журнале Science, а кратко ознакомиться с работой можно в блоге Королевского Химического Общества.
Ароматичность — это особое электронное состояние молекул, замкнутых в кольцо или цикл. Оно характеризуется, в частности, образованием единого электронного облака вне плоскости цикла, объединяющего π-электроны (они, например, причастны к формированию кратных связей в бензоле). Важно отметить, что ароматичностью обладают отнюдь не все циклические молекулы, а только те, у которых число π-электронов, вовлеченных в образование циклического облака, может быть выражено формулой [4n+2], где n — натуральное число.
Ароматические молекулы, по сравнению с неароматическими аналогами, обладают высокой химической устойчивостью — к примеру, разрушить двойную связь в бензоле гораздо сложнее, чем в восьмиугольном циклооктатетраене (у него на два электрона больше, чем у бензола, поэтому он не ароматичен). Соединения, обладающие этим свойством, в большинстве случаев являются органическими, это связано со способностью углерода легко образовывать разнообразные каркасы.
В работе авторам удалось синтезировать нового представителя малочисленного класса неорганического ароматического аниона. Он состоит из трех атомов азота и двух атомов фосфора, формирующих пятичленный цикл. Для его получения химики использовали реакцию между азидом натрия (NaN3), содержащим линейный фрагмент из трех атомов азота, и дифосфорным производным антрацена, способным легко высвобождать частицу P2. В результате так называемой click-реакции ученые получили бесцветные кристаллы натриевой соли этого аниона, а благодаря их рентгеновскому анализу удалось определить точное строение пятиугольной частицы. Дополнительные исследования методом ядерного магнитного резонанса на ядрах азота и фосфора позволили химикам окончательно убедиться в ароматичности P2N3-.