Как химия тяжелых аналогов азота открывает двери к захвату углекислого газа?

Ученые совершили прорыв в области химии тяжелых аналогов азота, создав уникальные циклические соединения, содержащие сразу два атома сурьмы. Эти достижения открывают новые горизонты для понимания и использования элементов пятой группы таблицы Менделеева, особенно в контексте актуальной задачи по активации и связыванию углекислого газа.
Как химия тяжелых аналогов азота открывает двери к захвату углекислого газа?
Изображение носит иллюстративный характер

Речь идет о синтезе метилендистибиранов – трехчленных колец, в состав которых входят два атома сурьмы (Sb) и один атом углерода (C). Хотя подобные структуры, как правило, рассматриваются лишь в качестве промежуточных продуктов из-за их высокой реакционной способности, именно эта особенность делает их ценными инструментами в органической химии. Метилендистибираны известны своей способностью инициировать селективное нуклеофильное замещение, что, в свою очередь, приводит к образованию диантимонильных анионов.

Создание подобных циклических соединений с участием более тяжелых элементов пятой группы, таких как сурьма и висмут (Bi), представляет собой серьезную научную задачу. Трудности обусловлены изменениями в характере перекрывания атомных орбиталей и энергетических уровнях при переходе к более тяжелым элементам.

Синтез метилендистибиранов был осуществлен в три этапа. На первом этапе ученые получили диазадистибоилидены посредством реакции [3+2]-циклоприсоединения между дистибеном и диазоолефинами. Диазоолефины представляют собой пятичленные кольца, содержащие атомы сурьмы, азота (N) и углерода. Полученный в результате стибоилиден играл роль ключевого промежуточного соединения.

На втором этапе диазадистибоилидены вступили в реакцию с метиллитием. Результатом этой реакции стало образование отрицательно заряженного иона Sb–Sb, который классифицируется как диантимонильный анион. Стоит отметить, что получение диантимонильных анионов является достаточно редким явлением в химии, что подчеркивает уникальность данного достижения.

Для дальнейшего изучения полученный анион был кристаллизован и охарактеризован с использованием метода рентгеноструктурного анализа. Этот метод позволил установить точную структуру нового соединения и подтвердить его уникальность.

К удивлению исследователей, синтезированные метилендистибираны оказались необычайно стабильными. Эта стабильность, казалось бы, противоречит их обычной роли промежуточных соединений, но открывает новые перспективы для их практического применения.

Одним из наиболее интересных аспектов исследования стала реакционная способность метилендистибиранов по отношению к углекислому газу (CO2). Оказалось, что один из синтезированных метилендистибиранов способен вступать в реакцию с CO2, образуя при этом новое пятичленное кольцо, содержащее атомы сурьмы, углерода и кислорода.

Этот результат имеет важное значение, поскольку демонстрирует потенциал подобных соединений в активации углекислого газа – одной из ключевых задач современной химии, направленной на поиск способов снижения концентрации парниковых газов в атмосфере. Более того, было установлено, что диазоолефины, используемые в синтезе, под воздействием света способны генерировать ранее недоступные тяжелые гетероциклические соединения и также могут служить средством для активации CO2.

Проведенное исследование закладывает фундамент для дальнейшего развития химии тяжелых дипниктогенов. В планах исследовательской группы – продолжение работы по созданию аналогичных циклических структур, но уже с использованием более тяжелых элементов пятой группы, таких как висмут. Эти исследования могут привести к созданию новых материалов и технологий, основанных на уникальных свойствах тяжелых аналогов азота, и открыть новые пути для решения глобальных экологических проблем.

Публикация, подробно описывающая этот прорыв, вышла в престижном «Журнале Американского Химического Общества» (Journal of the American Chemical Society), что свидетельствует о высоком научном значении полученных результатов.


Новое на сайте

19164Уязвимые обучающие приложения открывают доступ к облакам Fortune 500 для криптомайнинга 19163Почему ботнет SSHStalker успешно атакует Linux уязвимостями десятилетней давности? 19162Microsoft устранила шесть уязвимостей нулевого дня и анонсировала радикальные изменения в... 19161Эскалация цифровой угрозы: как IT-специалисты КНДР используют реальные личности для... 19160Скрытые потребности клиентов и преимущество наблюдения над опросами 19159Академическое фиаско Дороти Паркер в Лос-Анджелесе 19158Китайский шпионский фреймворк DKnife захватывает роутеры с 2019 года 19157Каким образом корейские детские хоры 1950-х годов превратили геополитику в музыку и... 19156Научная революция цвета в женской моде викторианской эпохи 19155Как новый сканер Microsoft обнаруживает «спящих агентов» в открытых моделях ИИ? 19154Как новая кампания DEADVAX использует файлы VHD для скрытой доставки трояна AsyncRAT? 19153Как новые китайские киберкампании взламывают госструктуры Юго-Восточной Азии? 19152Культ священного манго и закат эпохи хунвейбинов в маоистском Китае 19151Готовы ли вы к эре коэффициента адаптивности, когда IQ и EQ больше не гарантируют успех? 19150Иранская группировка RedKitten применяет сгенерированный нейросетями код для кибершпионажа
Ссылка