Ученые из Технического университета Мюнхена получили диалюмен – первое устойчивое соединение с двойной ковалентной связью алюминий-алюминий. Исследование опубликовано в Journal of the American Chemical Society.

Алюминий — наиболее распространенный элемент в земной коре, многие его производные применяются в органическом синтезе или получении полимеров. Тем не менее, строение производных алюминия до недавнего времени считалось однообразным. Самая предпочтительная степень окисления алюминия — +3, однако в не имеющем электрического заряда нейтральном диалюмене (соединении с двойной связью алюминий-алюминий) металл должен принимать степень окисления +1. В настоящий момент описано несколько соединений алюминия со степенью окисления +1, в которых атомы алюминия связаны одинарной связью Al—Al, однако они неустойчивы и быстро разрушаются с образованием производных Al(0) (или металлического алюминия) и Al(+3).

В новом исследовании ученым удалось синтезировать первый устойчивый алюминийсодержащий аналог алкенов. Для этого химики связали с атомами алюминия, образующими двойную связь, сразу два объемных стабилизирующих заместителя — большой алкилсилильный заместитель и электронодонорный N-гетероциклический карбен. В полученном соединении межатомное расстояние алюминий-алюминий оказалось самым коротким из известных в настоящее время ковалентных связей Al—Al.

Результаты рентгеноструктурного исследования первого устойчивого диалюмена. Атомы углерода изображены в виде серых эллипсоидов азота — синих, кремния — зеленых, алюминия — пурпурных. Атомы водорода не показаны для упрощения картинки. Само полученное вещество представляет собой кристаллы пурпурного цвета. Munchen University

Темно-пурпурные кристаллы диалюмена оказались достаточно устойчивы (в инертной атмосфере при комнатной температуре соединение с двойной связью алюминий-алюминий не разлагается в течение нескольких недель), хотя и активно взаимодействует с кислородом и влагой воздуха и некоторыми органическими растворителями (например, диэтиловым эфиром). В реакциях с органическими соединениями, содержащими кратную связь углерод-углерод, связь Al=Al вступает в реакцию [2+2] циклоприсоединения, воспроизводя тем самым химические свойства двойных связей углерод-углерод и других.

Химики планирует изучить другие химические свойства полученного диалюмена, рассчитывая обнаружить новые алюмоорганические соединения, которые могут выступать в качестве катализаторов реакций или стать веществами для синтеза практически полезных материалов.

Автор: Аркадий Курамшин