Loading color scheme

Синтез и описание P2N3− – ароматического иона, состоящего из фосфора и азота

Synthesis and characterization of P2N3: An aromatic ion composed of phosphorus and nitrogen. Alexandra Velian, Christopher C. Cummins. Science. 2015. Vol. 348. No 6238. P. 1001–1004.

В статье приводится описание синтезированного авторами неорганического аниона, обладающего ароматичностью – особым электронным состоянием молекул, замкнутых в кольцо или цикл. Оно характеризуется, в частности, образованием единого электронного облака вне плоскости цикла, объединяющего π-электроны. Ароматические молекулы, по сравнению с неароматическими аналогами, обладают высокой химической устойчивостью.  К примеру, разрушить двойную связь в бензоле гораздо сложнее, чем в восьмиугольном циклооктатетраене (у него на два электрона больше, чем у бензола, поэтому он не ароматичен). Соединения, обладающие этим свойством, в большинстве случаев являются органическими – это связано со способностью углерода легко образовывать разнообразные каркасы. Но из этого правила есть исключения, например, боразол – неорганическое шестичленное циклическое соединение, состоящий из чередующихся атомов азота и бора. Несмотря на то, что в нем нет формальных двойных связей, его ароматичность достигается благодаря тому, что каждый из атомов азота в кольце обладает «лишней», не участвующей в образовании связей, парой электронов, а у бора есть вакантная орбиталь, способная их принять, обеспечив сопряжение всех электронных облаков. В итоге, у системы образуется общее кольцевое электронное облако, содержащее 3 × 2 = 6 электронов, соответствующее критерию ароматичности. Авторам удалось синтезировать новый неорганический ароматический анион, состоящий из трех атомов N и двух атомов P, формирующих пятичленный цикл. Для его получения использовалась реакция между азидом натрия (NaN3), содержащим линейный фрагмент из трех атомов N, и дифосфорным производным антрацена, способным легко высвобождать частицу P2. В результате так называемой click-реакции авторы получили бесцветные кристаллы натриевой соли этого аниона, а благодаря их рентгеновскому анализу удалось определить точное строение пятиугольной частицы. Дополнительные исследования методом ядерного магнитного резонанса на ядрах азота и фосфора позволили химикам окончательно убедиться в ароматичности иона P2N3.

В.В. Стрекопытов