Химики синтезировали «бутербродную молекулу», предсказанную 20 лет назад

Ученые из Университета Саар, под руководством доктора Андре Шефера, сделали прорыв в области неорганической химии, синтезировав уникальную молекулу – гетеробиметаллический диметаллоцен. Это достижение стало результатом многолетних теоретических и практических исследований, предсказанных еще в 2004 году.

История исследования

Металлоцены, впервые открытые более полувека назад, давно стали стандартными объектами изучения в неорганической химии. Самым известным из них является ферроцен, содержащий один атом железа, заключенный между двумя плоскими кольцами из атомов углерода. Такие "бутербродные" комплексы активно применяются в промышленности в качестве катализаторов и компонентов уникальных металлополимеров.

До недавнего времени считалось, что все металлоцены содержат только один атом металла между двумя углеродными кольцами. Однако в 2004 году группа исследователей из Университета Севильи обнаружила диметаллоцен, включающий два атома цинка. В прошлом году британские ученые синтезировали аналогичную молекулу с двумя атомами бериллия.

Прорыв Иги Бишофф

Докторант Ига Бишофф из команды доктора Шефера пошла еще дальше, создав первый в мире гетеробиметаллический диметаллоцен, содержащий два разных атома металла. «Это действительно захватывающе и особенно, когда понимаешь, что держишь в руках. На вид это просто еще один белый порошок. Но я до сих пор четко помню момент, когда мы впервые увидели на экране компьютера экспериментально определенную молекулярную структуру и поняли, что у нас в руках бутербродная молекула с двумя разными атомами металлов», – поделился доктор Шефер.

Сложности и успех

Теоретические исследования, проведенные после открытия первого диметаллоцена, указывали на возможность существования стабильных комплексов с разными атомами металлов. Однако все попытки создать такую молекулу в лаборатории до недавнего времени заканчивались неудачей. Лишь благодаря Иге Бишофф и ее команде удалось синтезировать гетеробиметаллический диметаллоцен, включающий атомы лития и алюминия. По словам Бишофф, выбор углеродных колец и металлов был критическим, поскольку их электронные структуры должны совпадать.

Процесс синтеза оказался чрезвычайно сложным. Молекула настолько реактивна, что может быть синтезирована, хранена и анализирована только в атмосфере инертного газа, такого как азот или аргон. В контакте с воздухом она моментально разрушается. Характеризация молекулы потребовала совместной работы целой команды ученых из Университета Саар, а результаты их исследований были опубликованы в журнале Nature Chemistry.

Новый класс молекул

«Наш гетеробиметаллический диметаллоцен представляет собой совершенно новый класс бутербродных молекул», – отметил доктор Шефер. «Возможно, однажды он будет включен в учебники по химии. Но для начала нам нужно провести дополнительные исследования. В данный момент мы хорошо понимаем его структуру, но мало знаем о его реактивности. Если найдутся другие подходящие комбинации атомов металлов, возможно, в будущем удастся синтезировать и другие гетеробиметаллические диметаллоцены».

Значение открытия

Важность данного класса молекул подтверждается Нобелевской премией, врученной в 1973 году немецкому химику Эрнсту Отто Фишеру и британскому химику Джеффри Уилкинсону за их пионерские работы в области химии органометаллических "бутербродных соединений".

Открытие команды Университета Саар может открыть новые горизонты в химии и промышленности, предлагая уникальные возможности для создания новых материалов и катализаторов.