Экзотические молекулы давно привлекали внимание химиков – как с теоретической, так и с синтетической точки зрения. Особенно интересны были разнообразные «предельные» формы углеводородов, к которым относился сверхнапряженный тетраэдран, теоретически возможное химическое соединение с формулой C4H4, каркасный углеводород, атомы углерода которого расположены в пространстве в углах тетраэдра. Увы, сам тетраэдран синтезировать пока так и не удалось, но уже 40 лет известно его тетра-трет-бутил-производное. В марте 2020 года в журнале Science Advances вышла статья, в которой один из атомов каркаса тетраэдрана удалось заместить на атом фосфора.
Схема синтеза фосфатетраэдрана
В своей работе химики из Массачусетского технологического института в качестве «основания» для будущей молекулы выбрали три-трет-бутил-циклопропенил-катион, тоже интересный ароматический катион с двумя электронами (здесь в правиле Хюккеля 4n+2 n=0). Затем серией изящных реакций авторам удалось превратить его в фосфатетраэдран, который на удивление оказался термически стабильным до 130 градусов Цельсия бесцветным веществом. Авторам удалось провести рентгеноструктурный анализ соединения и установить, что, помимо самого синтеза фосфатетраэдрана, они смогли сделать молекулу с самой маленькой суммой углов для трехвалентного фосфора – 141 градус (для сравнения, у молекулы P4 эта сумма составляет 180 градусов).
Текст: Алексей Паевский
Riu, M.-L. Y., Jones, R. L., Transue, W. J., Müller, P., & Cummins, C. C. (2020). Isolation of an elusive phosphatetrahedrane. Science Advances, 6(13), eaaz3168. https://doi.org/10.1126/sciadv.aaz3168