IBM Technologies hilft Chemikern bei der Bildchemie in Arinen

Das IBM Research Center konnte zusammen mit der Universität von Santiago de Compostela Bilder chemischer Bindungen in Arinen erhalten. Dies sind recht komplexe und hochaktive organische Verbindungen. Der einfachste Vertreter der Reihe kann erhalten werden, indem zwei Substituenten in Benzol unter Bildung einer Dreifachbindung entfernt werden. Im Allgemeinen sind Arine (Cyclohexadienine) Derivate von Dehydrobenzol. Sie entstehen beispielsweise durch Wechselwirkung mit starken Basen (Metallamide, C4H9Li usw.) halogenhaltiger aromatischer Verbindungen, durch Dehalogenierung ihrer o-Dihalogenderivate und durch Spaltung ortho-substituierter Diazoniumsalze. Arine gehen leicht Reaktionen der elektrophilen und nukleophilen Addition sowie der Cycloaddition ein.

Um Bilder von chemischen Bindungen in Arinen zu erhalten, haben die Autoren der Arbeit ( veröffentlichtin Nature Chemistry) verwendeten Rastersondenmikroskopietechniken. Bei der Durchführung des Projekts zur Untersuchung der oben diskutierten Verbindungen stellte sich heraus, dass der maximale Beitrag nicht von einem gewöhnlichen System mit einer Dreifachbindung, sondern von einem Analogon einer solchen Verbindung mit drei kumulierten Doppelbindungen geleistet wird.

Um die notwendigen Verbindungen zu erhalten, arbeiteten die Wissenschaftler mit einem Diiodderivat von Naphthoperylen. Diese Substanz wurde bei niedriger Temperatur mit einer zuvor aufgebrachten Schicht Natriumchlorid auf eine Kupferplatte aufgebracht. Diese Mineralverbindung schützte Naphthoperylen vor Reaktionen mit der Oberfläche. Um das Zielmolekül zu erhalten, verwendeten die Wissenschaftler einen Strom, der durch die Nadelspitze eines Rastersondenmikroskops und die Verbindung selbst geliefert wurde und die Entfernung von Iodatomen ermöglichte.



Der obere Teil des Bildes ist Diiodonaphthalin, unsubstituiertes Naphthalin. Der untere Teil ist die Bildung von Arina (Niko Pavliček et al. / Nature Chemistry, 2015)

Mit der gleichen Nadel eines Rastersondenmikroskops transferierten die Wissenschaftler getrennte Jodatome, ansonsten gab es Probleme mit der Bildvisualisierung. Nach Abschluss des gesamten Verfahrens blieb ein Arinmolekül auf der Platte. Um das Ende der Mikroskopnadel noch schärfer zu machen, wurde ein CO-Molekül an seinem Ende platziert, wodurch die Bildqualität verbessert werden konnte.

Der Bereich des Moleküls, von dem Iod abgespalten wurde, ist aufgrund der höheren Elektronendichte ziemlich ausgeprägt. Dieses Phänomen wird durch eine große Kommunikationsordnung in diesem Bereich verursacht, und es gelang den Wissenschaftlern sogar, den Wert dieser Ordnung mit einem hohen Maß an Genauigkeit zu bestimmen.



Wie sich herausstellte, hängt die Reihenfolge der neu gebildeten Verbindung weitgehend vom Einfluss von drei möglichen elektronischen Strukturen ab, in denen die Verbindung selbst existiert. Dies kann eine Cumulenbindung (mit drei Doppelbindungen), eine Arinbindung (eine Dreifachbindung im Ring) und eine biradikale Bindung mit zwei Radikalen anstelle von gespaltenem Jod sein. Die Länge der neuen Bindung beträgt 0,126 nm. Dies zeigt, dass es die kumulierte Struktur ist, die den größten Einfluss hat.



Die Struktur der Arine wurde Mitte des 20. Jahrhunderts bestätigt. Substanzen selbst sind wichtige Elemente in der Synthesekette von Arzneimitteln und organischen Verbindungen, die in der Industrie verwendet werden.

Alle Arbeiten wurden von den Autoren bei einer Temperatur von 5 Kelvin durchgeführt.

Source: https://habr.com/ru/post/de382413/