Хіміки з Великобританії отримали цикл із 48 атомів вуглецю в розчині. Для цього їм довелося обернути навколо вуглецевого циклу три інші цикли, щоб молекули цикловуглецю не реагували одна з одною. Отриманий цикловуглець виявився стабільним у розчині при зниженій температурі, але миттєво розкладався при упарюванні розчинника, пишуть автори дослідження у Science.
У молекулах цикловуглеців атоми вуглецю з'єднані в цикл кратними зв'язками. При цьому інших атомів у цих сполуках немає, тому їх можна вважати окремою алотропною модифікацією вуглецю. У розчині або твердій фазі при кімнатній температурі ці речовини нестійкі і швидко розпадаються, тому отримують їх на підкладках при температурі нижче 10 кельвін.
Отримати цикловуглець у розчині, незважаючи на його нестабільність, вирішили хіміки під керівництвом Гаррі Андерсона (Harry L. Anderson) з Оксфордського університету. Ідея вчених була у тому, щоб синтезувати похідне цикловуглецю, в якому навколо вуглецевого ланцюжка будуть загорнуті кілька циклічних органічних молекул. Хіміки припустили, що ці молекули захистять вуглецевий ланцюжок від зіткнень із сусідами і, як наслідок, від швидкого розкладання.
Почали вчені із синтезу основи для цикловуглецю. Спочатку вони захистили реакційноздатні потрійні зв'язки у вихідних речовинах за допомогою координації до кобальту. Далі з отриманих алкінів вчені зібрали катенан, в якому цикловуглецева основа із захищеними потрійними зв'язками була оточена трьома органічними циклами.
Потім вчені взялися за зняття кобальтового захисту із потрійних зв'язків. Для цього їм довелося протестувати багато реакційних умов, і в результаті вони зупинилися на суміші з мета-хлорпербензойної кислоти та біпіридину. Їх вчені змішали з катенаном в дихлорметані, а продукт, що утворився, очистили за допомогою гель-проникаючої хроматографії. Мас-спектри одержаного після хроматографії розчину підтвердили утворення катенана з вільним 48-членним вуглецевим циклом у своїй основі. Те саме підтвердила і ЯМР-спектроскопія на ядрах вуглецю та водню.
Захищений додатковими циклами цикловуглець виявився відносно стабільним у розведеному розчині – при кімнатній температурі час напіврозпаду становив 92 години. Але коли хіміки спробували у такий же спосіб отримати вільний цикловуглець без додаткових циклів та катенанової структури, розкладання протікало дуже швидко — і надійних доказів його утворення вчені здобути не змогли.
Так хіміки вперше отримали заплетений у катенан цикловуглець із 48 атомами у розчині. Як зазначають вчені, у майбутньому використаний ними метод стабілізації може стати в нагоді і для інших нестійких речовин.
Нещодавно ми розповідали про те, як за допомогою маніпуляції атомів скануючим тунельним мікроскопом хіміки отримали 18-членний цикловуглець.
