Химики синтезировали [55555] металло-аннулен с атомом осмия

Химики из Китая синтезировали аннулен из 15 атомов углерода и атома осмия в центре и описали его структуру и свойства. Он оказался стабильным на воздухе ароматическим соединением и вступал в реакции, похожие на классическое электрофильное замещение. Ранее металлоорганических соединений такого типа известно не было. Исследование опубликовано в Nature.

Точного определения ароматического соединения не существует. Классические ароматические соединения — производные бензола — отличаются устойчивостью, делокализованной между атомами электронной плотностью и способностью вступать в реакции замещения. Таким же образом ведут себя производные ферроцена — металлоорганического ароматического соединения, в котором атом металла располагается между двумя углеродными кольцами.

При этом много других металлоорганических соединений, которые химики называют в своих статьях ароматическими, часто соответствуют не всем критериям ароматичности. Из-за этого химики спорят о разных определениях ароматичности и границах применимости этого понятия. Об этих спорах мы рассказывали в тексте «4N + 2».

Недавно химики под руководством Ся Хай Пина (Xia Haiping) из Южного научно-технологического университета обнаружили новый класс металлоорганических ароматических веществ. В них атом металла находится по центру органического аннулена — углеродного кольца с чередующимися двойными и одинарными связями. То есть, молекула такого вещества представляет собой металло-аннулен.

Сначала химики взяли полициклическое металлоорганическое производное осмия и провели с ним реакцию циклоприсоединения и несколько перегруппировок. В результате образовалось устойчивое производное осмия — оно не разлагалось при нагревании до 240 градусов на воздухе в течение трех часов. Кроме того, в его протонном ЯМР-спектре присутствовали сигналы, характерные для ароматических соединений, а длины связей углерод-углерод были выравнены так же, как в бензоле. Исходя из спектров и рентгеноструктурного анализа химики сделали вывод, что получили ароматический [55555] металло-аннулен с пятью сочлененными пятичленными циклами и атомом осмия в центре углеродного скелета.

Затем, чтобы выяснить свойства полученного вещества, ученые ввели его в реакции с разными электрофилами. Например, они смешали его с хлоридом иода ICl и в результате реакции получили продукт замещения одного из атомов водорода на атом иода. Такие реакции замещения тоже характерны для ароматических соединений.

Так, химики получили первый ароматический металло-аннулен. Его ароматичность ученые подтвердили не только экспериментами, но и квантово-химическими расчетами. Они показали, что две электронные пары атома осмия делокализованы вместе с электронами двойных связей углерод-углерод.

Ранее мы рассказывали о том, как химики синтезировали соединение с одноэлектронной ковалентной связью углерод-углерод.