Onderzoekers van Chemnitz University of Technology, Humboldt Universität Berlin en Philipps-Universität Marburg slagen erin een molecuul te synthetiseren dat eigenlijk niet zou moeten bestaan.

Hoeveel atomen kan een aromatische ring hebben als deze maar twee elektronen bevat? Het antwoord is onlangs gewijzigd:vijf! Voor het eerst is een team uit de chemie erin geslaagd een vijfledige aromatische verbinding te synthetiseren en te beschrijven - een belangrijke klasse stoffen in de chemie - door experiment en theorie te combineren. Ze hebben dus bereikt wat al tientallen jaren werd geprobeerd en in de tussentijd als onmogelijk werd beschouwd. De onderzoeksgroepen onder leiding van scheikundeprofessor Dr. Robert Kretschmer van de Chemnitz University of Technology, Dr. Oliver Dumele van de Humboldt University Berlin en scheikundeprofessor Dr. Florian Weigend van de Philipps University in Marburg rapporteren over hun bevindingen in het tijdschrift Angewandte Chemie Internationale Editie .

Aromatische verbindingen hoeven niet per se geurig te zijn

"De term aromatisch wordt meestal geassocieerd met de geur van een verbinding. In de chemie staat het echter ook voor verbindingen die een ring vormen waarin elektronen kunnen worden verdeeld. Dit maakt de ringen stabieler, daarom wordt geschat dat ongeveer tweederde van de tegenwoordig bekende chemische verbindingen is geheel of gedeeltelijk aromatisch", legt Kretschmer uit.

Aromaticiteit is een van de meest fundamentele concepten in de chemie en is terug te voeren op de Duitse chemicus August Kekulé. Sinds zijn baanbrekende werk in 1865 hebben onderzoekers geprobeerd een algemene definitie te vinden en nieuwe soorten aromaticiteit te ontdekken. Om een ​​molecuul als aromatisch te beschouwen, moet het ten minste twee elektronen over de ring verdelen. In de meeste gevallen zijn het er echter aanzienlijk meer, variërend tussen de zes en tot nu toe maximaal 162 elektronen. Terwijl het record voor het maximale aantal elektronen regelmatig werd verhoogd, werd eerder aangenomen dat de minimaal benodigde twee elektronen alleen ringen met maximaal vier atomen kunnen stabiliseren. Dit komt omdat hoe groter een ring wordt, hoe minder extra elektronen er per atoom beschikbaar zijn, waardoor het stabiliserende effect steeds kleiner wordt.

Verrassende conclusie:twee elektronen kunnen ringen met vijf atomen stabiliseren

Het team onder leiding van prof.dr. Robert Kretschmer, die onlangs het lectoraat Anorganische Chemie aan de Technische Universiteit van Chemnitz heeft overgenomen, is er nu in geslaagd deze grens te verleggen. Ze synthetiseerden een verbinding die een vlakke ring van vijf galliumatomen bevat.

"Toen we de kristalstructuur zagen, waren we behoorlijk onder de indruk", zegt Kretschmer, "omdat het feit dat de ring plat is en dat de bindingen in de ring een vergelijkbare afstand hebben al duidelijke aanwijzingen zijn voor het aromatische karakter van het molecuul."

Spectroscopische studies leverden vervolgens verder bewijs van de aromatische aard ervan. In samenwerking met de onderzoeksgroepen van Oliver Dumele in Berlijn en Florian Weigend in Marburg werd het nieuwe molecuul ook computationeel onderzocht. Het resultaat:"De verbinding is aromatisch, zij het slechts zwak, maar dit kan worden verwacht als twee elektronen over vijf ringatomen moeten worden verdeeld", zegt Kretschmer.

Vervolgens willen de onderzoekers in Berlijn, Chemnitz en Marburg de reactiviteit van de nieuwe verbinding nader bestuderen en gebruiken voor de synthese van nieuwe complexen. + Verder verkennen

Grootste record voor aromatische ringmaat verbroken met 162 π elektronen