Одномерные углеродные цепи: успехи в синтезе новой аллотропной формы углерода
Исследователи из Канады синтезировали самый длинный, из когда-либо известных, полиин – линейную цепь, состоящую из атомов углерода. Полиины могут служить моделями для одномерной формы углерода, карбина, которая, как предполагается, находится в межзвездной пыли, но до сих пор ее не удалось приготовить в лабораторных условиях. Учитыая обширный диапазон свойств других аллотропных форм углерода, включая алмаз, графит и фуллерены, химики полагают, что карбин также может иметь целый ряд потенциально полезных свойств, к примеру, как молекулярные провода для наноразмерной электроники.
Вэсли Шалифу и Рик Тиквински из Альбертского университета, достигли успехов в синтезе полиина, содержащего 44 атома углерода; при этом предыдущим самым длинным полином считался полиин содержащий 28 атомов.
По словам Тиквински, полиины достаточно трудно синтезировать, ввиду того, что при очистке они обычно разлагаются с образованием аморфных вязких черных субстанций, которые выпадают на дно колбы.
Для изготовления полиинов, необходимо соединить ацетиленовые фрагменты в единую цепь. Шалифу и Тиквински при этом использовали концевые группы большого объема, состоящие из трех ароматических колец, каждое из которых содержит три бутильные группы на концах ацетиленовых прекурсоров. Когда два из описанных полузащищенных ацетилена соединяются, оба конца полученной полииновой цепи служат в качестве терминальных стабилизаторов, которые позволяют выделить, очистить и охарактеризовать полученное вещество.
Таким образом, исследователи создали целый ряд полиинов различной длины с самой длинной цепью, насчитывающей 22 ацетиленовых фрагмента или 44 углеродных атома. Ученые продемонстрировали, каким образом данные вещества можно приготовить в стабильной форме. По мнению ученых, данный успех позволяет начать изучать свойства данных одномерных углеродных цепей более детально. Ученые показали, что полиин, и таким же образом предположительно карбин, имеет одинарные и тройные связи, что и было предположено, однако до сих пор не было подтверждено.
Эксперты в данной области были впечатлены проделанной работой. Мартин Брайс из Даремского университета считает, что определяющим успех работы было использование специальных концевых групп, которые создали принципиальные условия для синтеза таких одномерных цепей.
Джон Гладиж из Техасского университета также отмечает важность стабилизации данных систем, т.к. sp3-sp углеродные связи являются очень слабыми, и как следствие – системы, содержащие такие связи, являются нестабильными.
