Исследователи из Канады смогли синтезировать самый длинный на настоящее время полиин – линейную цепь из атомов углерода, связанных чередующимися одинарными и тройными связями.

Полиины могут выступать в роли модели неуловимой одномерной аллотропной модификации углерода – карбина, который, как предполагают исследователи, может существовать в межзвёздной пыли, однако до настоящего времени так и не удалось получить достаточно чистый для изучения свойств карбин в лабораторных условиях.

Уникальные свойства таких аллотропных модификаций углерода, как алмаз, графит, графен и фуллерен, позволяют химикам надеяться на то, что карбину также могут быть присущи уникальные и потенциально полезные свойства, например он может использоваться в качестве молекулярных проводов для наноэлектроники.

Рис. 1. Длинные цепи полиина после стабилизации (рисунок из Nature Chemistry, 2010, DOI: 10.1038/nchem.828).

Весли Шалифу (Wesley Chalifoux) и Рик Тыквински (Rik Tykwinski) из Университета Альберты смогли получить полииновую цепочку, содержащую 44 атома углерода (предыдущий рекорд составлял 28 атомов углерода).

Тыквински отмечает, что получение полиинов осложняется тем, что при очистке они обычно разлагаются с образованием аморфной черной массы.

Полиины получают конденсацией полиацетиленов. Шалифу и Тыквински ввели в состав ацетиленов объемные концевые группы, состоящие из трех ароматических циклов, с каждым из которых было связано три бутильных фрагмента. При конденсации двух «полузащищенных» полиацетиленов оба конца полученной полииновой цепи оказывались полностью защищенными объемными ароматическими фрагментами, что позволяло очищать целевые соединения без их разрушения и определять их строение.

Используя этот подход, исследователи получили несколько типов полиинов, самый длинный из которых содержал 44 атома углерода. Тыквински отмечает, что исследователи продемонстрировали возможность получения длинных стабильный цепей полиинов, что позволит более детально изучить свойства одномерных углеродных цепей.

Исследователи продемонстрировали, что в полученных ими полиинах (а значит, возможно и в карбине) происходит чередование тройных и одинарных связей углерод-углерод (хотя одинарная связь C–C в полиине короче одинарной связи в алканах, а тройная – длиннее стройных связей в алкинах). Ранее исследователи предполагали, что в полиинах происходит чередование связей, однако экспериментально это было подтверждено лишь Шалифу и Тыквинским.

Специалисты в области синтеза и изучения полиинов приятно поражены результатами работы. Так, Мартин Брайс (Martin Bryce) из Университета Дарема отмечает, что работа исследователей из Канады предоставляет новые возможности по экспериментальному исследованию влияния сопряжения на распределение энергетически уровней в длинных углеродных цепях. Он добавляет, что весьма интересным развитием работы было бы изучение влияния различных концевых групп на электронные свойства полиинов и перспективы их применения в молекулярной электронике.

По материалам: