Американські хіміки отримали N-гетероциклічний карбен, який виявився стійким у водному розчині. Він не протонувався водою і не реагував із нуклеофілами за рахунок об'ємних карборанових заступників. Дослідження опубліковано в Science Advances.
Карбени являють собою органічні речовини з двовалентним атомом вуглецю в своїй структурі. вони швидко розкладаються повітря.
Хіміки під керівництвом Вінсента Лавалло (Vincent Lavallo) з Каліфорнійського університету в Ріверсайді нещодавно показали, що N-гетероциклічні карбени можуть бути стійкими не тільки на повітрі, але навіть у водному розчині.
Щоб отримати такий карбен, вчені ввели в молекулу прекурсора N-гетероциклічного карбена два об'ємні кластерні заступники (карборани), в яких між собою були пов'язані дев'ять атомів бору і один атом вуглецю. При цьому кожен бор утворював зв'язок з іншими атомами бору, а єдиний вуглецевий атом в кластері приєднувався до карбенового фрагменту. Далі, щоб підвищити стійкість майбутнього карбону, хіміки прохлорували ці замісники. Тепер кожен атом бору був із атомом хлору.
Отриманий хлорований прекурсор хіміки змішали з гексаметилдисилазидом літію - сильною основою. У цьому утворився N-гетероциклічний карбен. Вчені охарактеризували його за допомогою ЯМР-спектроскопії та рентгеноструктурного аналізу. У процесі роботи вони помітили, що якщо залишити нещільно закриту ЯМР-ампулу з розчином карбена на повітрі, його ЯМР-спектр не змінюється, тобто карбен не розкладається. Тоді вони додали розчин карбена в тетрагидрофуране дистильовану воду. На подив вчених, навіть після додавання води ЯМР-спектр теж не змінився. Так вони з'ясували, що одержаний карбен стійкий у водному розчині.
Далі вчені показали, що їхній карбен не тільки стабільний у воді, але й отримати його можна у водному розчині. Вони змішали прекурсор карбена та гідроксид літію в суміші води та тетрагідрофурану – у результаті утворився чистий карбен без ознак розкладання.
Так хіміки вперше здобули стабільний у воді карбен. Причому він не реагував не лише з водою, а й із комплексами різних перехідних металів, гетерокумуленами та елементарним селеном. Автори статті припускають, що низька реакційна здатність отриманого карбена пов'язана з акцепторними та великими карборановими замісниками, які «захищають» карбен від інших молекул.
Раніше ми розповідали про те, як хіміки вперше отримали стабільний за кімнатної температури кристалічний нітрен.