Химики из Великобритании впервые получили и охарактеризовали комплекс непереходного металла и монооксида углерода. Они синтезировали производное олова, которое обратимо связывало одну молекулу CO при пониженной температуре. При нагревании полученный карбонильный комплекс перегруппировывался в карбеновый, пишут химики в статье для журнала Science.
Все химические элементы можно классифицировать по тому, с помощью каких электронов они образуют химические связи. Так, s-элементы используют s-электроны для образования связей, p-элементы — p-электроны, а d-элементы — d-электроны. Вместе s- и p-элементы называются непереходными, а d-элементы — переходными. Каждая из групп располагается в отдельном блоке таблицы Менделеева.
Монооксид углерода или угарный газ (CO) образует стабильные комплексы почти со всеми переходными металлами. Связь переходного металла и молекулы CO, как правило, строится из двух составляющих: в образовании связи участвуют p-электроны молекулы CO, которые образуют сигма-связь с металлом, и d-электроны металла, которые образуют пи-связь с атомом углерода. В случае переходных металлов оба этих составляющих важны для образования стабильного комплекса. А в случае непереходных металлов, у которых нет валентных d-электронов, реализовать этот двойной механизм связывания оказывается труднее, и поэтому стабильных комплексов p-металлов с CO ученые до сих пор не нашли.
Но недавно химики под руководством Саймона Олдриджа (Simon Aldridge) из Оксфордского университета впервые получили стабильный карбонильный комплекс p-металла олова. В качестве исходного вещества они взяли диборилстаннилен, в котором атом олова связан с двумя борильными заместителями.
Чтобы получить карбонильный комплекс, ученые растворили свой диборилстаннилен в гексане, наполнили реакционный сосуд угарным газом и охладили его до −30 градусов Цельсия в морозильной камере. В результате из реакционной смеси выпали красные игольчатые кристаллы, которые химики изучили с помощью рентгеноструктурного анализа.
Оказалось, что диборилстаннилен действительно образовал комплекс с угарным газом, в котором атом углерода был связан с атомом олова, а длина связи олово-углерод составляла 2,28 ангстрема. Полученный комплекс был устойчив ниже нуля градусов Цельсия в атмосфере угарного газа, но быстро превращался в исходный станнилен в вакууме или просто при замене угарного газа на аргон. При нагревании карбонильный комплекс перегруппировался в карбеновый комплекс. Его структуру ученые тоже определили с помощью рентгеноструктурного анализа.
Так химики впервые получили и надежно охарактеризовали комплекс p-металла с угарным газом. Согласно квантово-химическим расчетам, основной вклад в связывание олова и молекулы CO вносит перенос p-электронов с атома углерода на олово. А обратный перенос электронов с олова на разрыхляющую орбиталь CO хоть и присутствует, но в гораздо меньшей мере.
Недавно мы рассказывали о том, как химики впервые использовали комплекс другого p-элемента алюминия для каталитического гидрирования хинолинов.