Sciencemag.cz
Doporučujeme
Jako aromatické se označují sloučeniny obsahující delokalizované π elektrony, hlavně sloučeniny odvozené od benzenu, ale aromatické mohou být i heterocyklické sloučeniny. S vůní to nic společného nemá.
Podmínkou aromaticity jsou střídající se jednoduché a dvojné vazby (které ale „splynou“ do toho, co v molekule benzenu kreslíme kroužkem), rovinná molekula a počet π elektronů 4n+2 (Hückelovo pravidlo). Teorie ale neříká nic o tom, kolik kruhů lze takhle maximálně na sebe naplácat. Několik let starý rekord z Oxford University byla molekula se 78 π elektrony, nyní se tento rekord podařilo více než zdvojnásobit na 162.
Strukturu chemici vytvořili z porfirinových kruhů v komplexu se zinkem (porfin/porfyrin se železem v nitru molekuly je hem, z něhož se odvozuje hemoglobin). Tyto kruhy se propojily pomocí alkinů na vnější kružnici. Výsledná struktura měla 5 porfirinových kruhů kolem centrálního benzenového zbytku. Vnější kruh vznikl z alkinů, úplně uvnitř byl zbytek benzenu, mezi nimi ještě zbytky pyridinu (6členný heterocyklus s 1 atomem dusíku) a zbytky dalších alkinů, eventuálně další benzenové zbytky. Podobu cca ukazují obrázky (obrázek dole: rekordní molekula). Tyto molekuly bylo třeba různě ladit a odstraňovat z nich elektrony , aby se dosáhlo požadovaného výsledku 4n+2, stačí o 1 elektron více nebo méně a veškerá snaha přijde vniveč. Hezké obludnosti, že?
Nejspíš není důvod, proč by nebylo možné připravit ještě větší molekulu s aromatickým charakterem, takže hrátky mohou pokračovat. Jinak autoři výzkumu uvažují, že by takové molekuly mohly být použitelné při kvantových výpočtech (poznámka PH: zřejmě nějaké překlápění izomerů odpovídá stavům 0 a 1).
Mimochodem, porfyrinové kruhy se zinkem kolem benzenu byly již základem pro rekordní aromatickou molekulu z Oxfordu, nová práce představuje tedy spíše rozšíření té původní, obě molekuly jsou si podobné. Součástí týmu byl i hlavní autor předcházející studie Harry Anderson. Ten pro ChemistryWorld.com uvedl, že je zajímavé, jak jednoduché pravidlo 4n+2, navíc už z poloviny 20. století, platí i pro tak obrovské molekuly (umožňuje ručit, zda jsou aromatické), a to lépe, než mnohem složitější modely. Ze zkoumaných aromatických molekul lze vždy snadno vytvořit i molekuly tzv. antiaromatické, kde je počet π elektronů 4n.
Otázkou např. zůstává, zda má Hückelovo pravidlo nějakou horní hranici platnosti? (Kdy už molekuly aromatické nebudou existovat vůbec, eventuálně budou aromatické jiné molekuly, než by vyplývalo z tohoto předpisu apod.)
Jednoduchá fyzikální identifikace aromatických sloučenin se provádí pomocí vnějšího magnetického pole, např. při spektroskopii nukleární magnetickou rezonancí. V aromatických látkách bude v prstenci indukován elektrický proud („paramagnetický kruhový proud“) směřující proti vnějšímu magnetickému poli, u antiaromatických látek bude mít stejný směr.
Michel Rickhaus et al. Global aromaticity at the nanoscale, Nature Chemistry (2020). DOI: 10.1038/s41557-019-0398-3
Zdroj: Nature Chemistry, ChemistryWorld.com, Phys.org a další
Credit: Nature Chemistry (2020). DOI: 10.1038/s41557-019-0398-3
