Химики из Университета Мичигана впервые синтезировали комплекс, в котором центральный атом металла одновременно образует одинарные, двойную и тройную связи с атомами азота лигандов. Нитридо-имидо-амидный комплекс хрома был получен в двухстадийном синтезе и оказался янтарно-желтым кристаллическим соединением. Синтез необычного вещества приведен в Chemical Science, кратко о нем сообщает блог Королевского химического общества (Великобритания).
Порядок связи в химии — величина, определяющая какое количество электронов ответственно за образование этой связи. К примеру, обыкновенную, одинарную связь, образуют два электрона. Такой тип связи можно встретить, например, у молекулы водорода, H2. Двойная связь требует уже четырех электронов, такое наблюдается, к примеру в кислороде, O2. Тройные связи, требующие шесть электронов для «скрепления» двух атомов, встречаются в привычной нам молекуле азота, N2. Они делают ее необычайно прочной, но встречаются уже не так часто как одинарные и двойные. Порядки связи выше четвертого — большая редкость, встречающаяся, к примеру, в комплексах хрома, молибдена, вольфрама и урана (вплоть до шестого порядка).
То, какие именно связи образуются в молекуле, сильно влияет на ее свойства. Поэтому очень важно уметь предсказывать распределение электронов соответствующее наиболее устойчивым частицам. Для того, чтобы проверить и уточнить существующие теории, химики ищут частицы с исключительными свойствами, например необычным распределением связей. Впервые комплекс, в котором центральный атом образует сразу три связи разной кратности с атомами одного типа был синтезирован в 1978 году. Это было соединение вольфрама, содержавшее одинарную, двойную и тройную связи с атомами углерода.
Изначально авторы новой работы планировали изучить свойства другого комплекса, в котором вокруг одного атома хрома присутствуют одна тройная связь с атомом азота и три обыкновенных. Целевое вещество, как предполагали химики, могло существовать в двух формах, «перебрасывая» электроны и атом водорода внутри молекулы — вторая форма содержала две двойные связи и две обыкновенные.
В качестве отправной точки к его синтезу ученые выбрали нитридо-комплекс хрома. В этом соединении присутствует тройная связь хром-азот, два амидных заместителя, связанных с атомом хрома одинарными связями и атом иода. На первой стадии авторы заместили атом иода на еще один амидный фрагмент (фениламидный). В результате образовался комплекс, в котором атом хрома окружен четырьмя атомами азота и двумя типами связей — тройной и одинарными. Спектроскопические исследования показали, что второй формы у этого комплекса нет.
Однако интересный результат дало исследование его химических свойств. При обработке гидридом калия — чрезвычайно сильной щелочью — происходил отрыв атома водорода, располагавшегося на одном из трех амидных атомов азота. В результате этого, в молекуле, в которой все электроны уже были распределены, появилась еще одна «лишняя» пара электронов. Она и превратила одну из одинарных связей в двойную. Авторам удалось получить два соединения с таким строением — калиевую соль (темно-красная) и более сложную, в которой калий входит в состав криптанда — специальной органической «шубы» (янтарно-желтая). Последнюю удалось выделить в кристаллическом виде.
Ранее химические журналы сообщали и о других синтезах веществ с необычными свойствами, к примеру, полностью неорганических ароматических анионов, самовоспроизводящихся ротаксанов, молекулярных насосов и других соединений, относящихся к химической экзотике.
