Forskare vid Chemnitz University of Technology, Humboldt Universität Berlin och Philipps-Universität Marburg lyckas syntetisera en molekyl som egentligen inte borde existera.

Hur många atomer kan en aromatisk ring ha om den bara innehåller två elektroner? Svaret har nyligen ändrats:fem! För första gången har ett team från kemi lyckats syntetisera och beskriva en femledad aromatisk förening – en viktig klass av ämnen inom kemin – genom att kombinera experiment och teori. De har alltså uppnått det som försökts i årtionden och som under tiden ansetts omöjligt. Forskargrupperna ledda av kemiprofessorn Dr Robert Kretschmer från Chemnitz University of Technology, Dr Oliver Dumele från Humboldt University Berlin och kemiprofessorn Dr Florian Weigend från Philipps University i Marburg rapporterar om sina resultat i tidskriften Angewandte Chemie International Edition .

Aromatiska föreningar behöver inte nödvändigtvis vara doftande

"Begreppet aromatisk förknippas vanligtvis med lukten av en förening. Inom kemin står det dock också för föreningar som bildar en ring som elektroner kan fördelas i. Det gör ringarna mer stabila, varför man uppskattar att ca. två tredjedelar av de kemiska föreningar som är kända idag är helt eller delvis aromatiska", förklarar Kretschmer.

Aromaticitet är ett av de mest grundläggande begreppen inom kemin och kan spåras tillbaka till den tyske kemisten August Kekulé. Sedan hans framstående arbete 1865 har forskare försökt hitta en allmän definition och fortsätta att upptäcka nya typer av aromaticitet. För att en molekyl ska anses vara aromatisk måste den fördela minst två elektroner över ringen. I de flesta fall är det dock betydligt fler, mellan sex och hittills maximalt 162 elektroner. Medan rekordet för det maximala antalet elektroner regelbundet har höjts, antogs det tidigare att de minst erforderliga två elektronerna endast kan stabilisera ringar med maximalt fyra atomer. Detta beror på att ju större en ring blir, desto färre extra elektroner är tillgängliga per atom, varför den stabiliserande effekten blir mindre och mindre.

Överraskande slutsats:två elektroner kan stabilisera ringar med fem atomer

Teamet som leds av prof. Dr. Robert Kretschmer, som nyligen tog över professuren i oorganisk kemi vid Chemnitz tekniska universitet, har nu lyckats flytta denna gräns. De syntetiserade en förening som innehåller en plan ring med fem galliumatomer.

"När vi såg kristallstrukturen blev vi ganska imponerade", säger Kretschmer, "eftersom det faktum att ringen är platt och att bindningarna i ringen har liknande avstånd redan är tydliga indikationer på molekylens aromatiska karaktär."

Spektroskopiska studier gav sedan ytterligare bevis på dess aromatiska natur. I samarbete med forskargrupperna för Oliver Dumele i Berlin och Florian Weigend i Marburg undersöktes den nya molekylen också beräkningsmässigt. Resultatet:"Föreningen är aromatisk, om än bara svag, men detta kan förväntas om två elektroner måste fördelas över fem ringatomer", säger Kretschmer.

Därefter vill forskarna i Berlin, Chemnitz och Marburg studera reaktiviteten hos den nya föreningen mer i detalj och använda den för syntes av nya komplex. + Utforska vidare

Största rekord för aromatisk ringstorlek bruten med 162 π elektroner