Grundämnena i det periodiska systemet listas på ett sätt som betonar vissa samband. Det finns familjer, perioder (de horisontella raderna) och grupper (de vertikala kolumnerna). Elementen inom var och en av dessa grupperingar uppvisar vissa gemensamma drag.

Diagonala samband i det periodiska systemet finns mellan två element i diagonala positioner till varandra som uppvisar liknande kemiska egenskaper. Litium och magnesium, bor och kisel, och kol och fosfor är alla exempel.

Ett ikoniskt diagonalt samband har länge varit känt mellan kol och fosfor, särskilt i fall där element-element multipelbindning är närvarande, såsom difosfor (P₂ ) där två fosforatomer är förenade med en svag trippelbindning.

Detta diagonala förhållande mellan fosfor och kol har skapat den förväntan att difosformolekylen ska efterlikna egenskaperna hos kolvätet acetylen (C₂ H₂ ). Till exempel reagerar både difosfor och acetylen med andra organiska molekyler genom sina pi-bindningar, en typ av kovalent bindning som finns i molekyler med multipelbindning.

Ett koordinationskomplex består av en central atom eller jon som vanligtvis är metallisk och är omgiven av bundna molekyler eller joner, kända som ligander eller komplexbildare. Koordinationskomplex är avgörande för livet på jorden och inkluderar hemoglobin och klorofyll. De används också i stor utsträckning i industriella tillämpningar som katalysatorer.

Även om acetylen har väldokumenterad koordinationskemi med enstaka övergångsmetaller, har koordinationskomplex som innehåller difosfor bunden till ett enda metallcentrum förblivit svårfångade.

Nyligen rapporterar forskare vid University of California San Diego, University of Rochester och Ohio State University att difosfor binder till ett enda metallcentrum. Detta arbete visas i numret av Science den 25 mars .

Difosfor - till skillnad från acetylen - är mycket instabil och reaktiv. När den genereras i fri form polymeriserar difosfor snabbt eller reagerar med substratmolekyler som finns närvarande. Med andra ord, difosfor förblir inte difosfor länge - dess natur är att kombineras med andra element och molekyler. Detta gör det svårt att studera eller manipulera.

Flera syntetiska vägar har etablerats för att bilda multinukleära difosforkomplex. Den mest populära metoden är att separera den tetraedriska P₄ molekyl, mer känd som vit fosfor. Vit fosfor är dock giftigt och mycket brandfarligt (det var en huvudkomponent i många brandbomber som användes under andra världskriget).

"Det arbete som presenteras här tillhandahåller en syntetisk strategi för att få tillgång till mononukleära komplex av difosfor i laboratoriemiljöer", säger UC San Diego professor i kemi och biokemi Joshua Figueroa, huvudforskare och medförfattare på tidningen. "Vi räknar med att detta koordinationsläge ytterligare kan möjliggöra utvecklingen av selektiva fosfor-atomöverföringsreaktioner till organiska molekyler."

Vid utformningen av experimentet använde Figueroa och UC San Diego postdoktor Shuai Wang järn som metalljon eftersom det gav en bra koordinationsplattform som möjliggjorde bindning av små molekyler på ett effektivt sätt. Genom att binda difosfor till en järnjon kunde de sy ihop de två fosforatomerna på ett sätt som kringgick den fria frisättningen av difosfor, vilket gav mycket eftertraktad stabilitet.

Wang, som är den första författaren på tidningen och utförde det syntetiska arbetet, sa:"Med tanke på den extrema känsligheten hos den fria difosformolekylen som en flyktig art är det anmärkningsvärt hur stabil den blir när den koordineras till det steriskt belastade mononukleära järncentrumet. "

Forskare använde röntgenkristallografi för att bestämma den exakta 3D-strukturen av molekylerna och Mossbauer-spektroskopi för att observera förändringar i bindningsinteraktionerna mellan järnjonen och difosforen. Detta var en nyckelteknik eftersom den gjorde det möjligt för forskarna att visa att difosfor och en acetylenmolekyl påverkade egenskaperna hos järncentret på liknande sätt.

Om difosfor kan existera i en form som är relativt stabil och selektivt reaktiv, kommer forskare att kunna fästa den på substrat i något som kallas "klick"-kemi. Klickkemi beskriver inte en enda, specifik reaktion, utan beskriver ett sätt att generera ämnen genom att sammanfoga små modulära enheter. Detta kan öppna upp för nya upptäcktsområden inom syntetisk kemi för framställning av farmaceutiska föreningar.

"Vi är entusiastiska över detta arbete eftersom det visar vikten av att använda grundläggande begrepp som lärts in i första året i kemi för att vägleda nya upptäckter", säger Figueroa. + Utforska vidare

Ny oorganisk aromatisk jon