Kredi: Durham Üniversitesi
Durham Üniversitesi ve York Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, kimyasal bağların anlaşılmasını zorlaştırmak için molekülleri sınırlarına kadar büktü.{ 4}
Bilim adamları, aromatik bir halkadaki kimyasal bağın kırılmadan önce bükülmeye ne kadar dayanabileceğini incelediler. Bunu, elektronları yedi karbon atomlu bir halka etrafında paylaşan benzen yerine tropilyum kullanarak aşırı kalabalık aromatik halkalar oluşturarak başardılar.
Bu karbon atomlarının her biri işlevselleştirilebilir ve halkada yedi bağlantı noktasına sahip olabilir. benzenin altı karbon atomundan daha fazla, araştırmacıların aromatik halkanın kenarına daha fazla grup sıkıştırmasına izin vererek daha fazla gerginliğe neden oldu. Araştırmacılar, düşük düzeydeki aşırı kalabalığın halkayı aromatik bağını bozmadan büktüğünü buldu.
7 üyeli halka (solda), çevresinde o kadar kalabalık hale gelir ki, şu şekilde yeniden düzenlenir: iki yapı arasında değişen molekül ile ortada (sağda) kıstırma. Kredi: Durham University
Ekip, halkanın kenarına aşamalı olarak daha büyük gruplar ekleyerek halkayı daha fazla büktü ve sonunda aromatik bağın kırılmasına neden oldu.
Elektronlar artık yedi karbon atomunu daire içine alın ve bunun yerine halka, daha küçük iki düz halka oluşturmak için ortasından kıstırılır. Şaşırtıcı bir şekilde, araştırmacılar, halkanın aromatik yapı ile iki küçük halka arasında gidip geldiği bir denge noktası olduğunu keşfettiler. Bu çalışmada yapılan bir molekül, zamanının %90’ını sıkıştırılmış yapı olarak ve %10’unu daha büyük bir aromatik halka olarak geçirir.
Tam çalışma sonuçları Nature Chemistry dergisinde yayınlandı.
{ 6}York Üniversitesi’nden Dr. Paul McGonigal, çalışma sonuçlarını değerlendirerek şunları söyledi: “Bu aşırı kalabalık moleküllerde, gerilme ve aromatik bağ hassas bir şekilde dengelenmiştir. Bir malzemenin yapısı, özellikleri ve potansiyel uygulamaları nihai olarak bu denge tarafından belirlenir. Moleküllerimizin bükülmesi üzerindeki hassas kontrol emsalsizdir. Aromatik bir molekülü tolere edebileceği maksimum gerilim miktarına kadar bükmekle kalmadık, aynı zamanda bu sınırı aştığımızda ne olduğunu da keşfettik. Bu araştırmanın, aromatik bağı kontrollü bir şekilde daha rutin bir şekilde ‘kapatıp’ açabilmemize yönelik bir adım olduğunu umuyoruz.”
Projenin baş araştırmacısı, Durham Üniversitesi’nden Promeet Saha şunları söyledi: aromatik bir halkanın tersine çevrilebilir kıstırılması ve yeniden açılması gerçekten dikkate değerdir. Aromatik bağ o kadar güçlü bir dengeleyici güçtür ki, genellikle onun sürekli bir varlık olduğunu düşünürüz. Ancak bulgularımız bunun şaşırtıcı derecede dinamik olabileceğini gösteriyor.”
Aromatik moleküllerdeki kimyasal bağlar, ilaçlar ve plastikler gibi kimyasalların yapısı, kararlılığı ve işlevi için anahtardır.
Referans: Promeet K. Saha, Abhijit Mallick, Andrew T. Turley, Aisha N. Bismillah, Andrew Danos, Andrew P. Monkman, Alyssa-Jennifer Avestro, Dmitry S. Yufit ve Paul R. McGonigal tarafından yazılan “periphery overcrowding tarafından parçalanan aromatiklik”, 6 Mart 2023, Nature Chemistry.
DOI: 10.1038/s41557-023-01149-6
Çalışma, Mühendislik ve Fizik Bilimleri Araştırma Konseyi (EPSRC) tarafından finanse edilmiştir.{ 4}