La estructura química del compuesto que mostró el enlace C-C más largo. Crédito:Ishigaki Y. et al., Chem , 8 de marzo, 2018.
Los investigadores de la Universidad de Hokkaido han sintetizado un compuesto orgánico con un enlace más largo entre los átomos de carbono que nunca, superando el límite asumido para las longitudes del enlace simple carbono-carbono (C-C). Los investigadores lo denominaron "enlace hipercovalente".
El nuevo hidrocarburo policíclico denominado 10c es estable, y un análisis de rayos X mostró que las longitudes de sus enlaces C-C eran tan largas como 1.806 angstroms, más largo que los récords mundiales de hidrocarburos reportados anteriormente.
Los enlaces químicos se forman entre los átomos mediante la transferencia o el intercambio de electrones. Los enlaces se acortan cuanto más electrones participan en su formación. También, cuanto más largo sea el vínculo, cuanto más débil se vuelve. En tales enlaces químicos, la longitud del enlace simple C-C es generalmente de 1,54 angstroms, y alterar las longitudes de los enlaces C-C puede dar a los compuestos orgánicos propiedades únicas.
Previamente, otros investigadores habían estimado que la fuerza de los enlaces C-C se vuelve cero, haciéndolos completamente inestables, cuando alcanzan un límite teórico de 1.803 angstroms de longitud. Pero este cálculo asume una relación lineal entre la fuerza de unión y la longitud.
El cristal de 10c (izquierda) que mostró el enlace C-C más largo y el instrumento de difracción de rayos X utilizado para el análisis (derecha). Crédito:Universidad de Hokkaido
Yusuke Ishigaki y Takanori Suzuki de la Universidad de Hokkaido y su equipo pensaron que era muy probable que pudieran encontrar un vínculo C-C más largo debido a la evidencia de que la relación entre la fuerza del vínculo y la longitud en realidad no es lineal.
Al usar lo que ellos llaman una "estrategia core-shell, "el equipo primero construyó un compuesto teórico en el que el núcleo, formado por enlaces de carbono largos y, por tanto, débiles, fue estabilizado por una capa exterior de anillos fusionados del compuesto orgánico dibenzocicloheptatrieno. Cambiar la estructura de la carcasa lateral, por ejemplo, mediante el puenteo o no puente del esqueleto de naftaleno, puede alargar la distancia entre los enlaces C-C en el núcleo.
Luego, el equipo sintetizó dos compuestos formados por cristales incoloros, que llamaron 10a y 10b, y un tercero, llamado 10c, formado por cristales naranjas. Los análisis de rayos X indicaron longitudes de enlace C-C largas en los tres compuestos, y los de 10c alcanzan una longitud récord de 1,806 angstroms cuando se calientan a 127 ° C (260,6 ° F).
Aunque se asumió que el vínculo más largo era inestable, el compuesto no se degradó ni siquiera en una solución calentada a altas temperaturas. Esta estabilidad fue supuestamente dada por los caparazones que protegen el vínculo.
"Al aplicar la 'estrategia núcleo-capa' en el diseño molecular, es muy probable que podamos encontrar un enlace C-C aún más largo, "dice Yusuke Ishigaki." No se trata solo de batir récords, se trata más de examinar los fundamentos de la química ". El estudio fue publicado en la revista Cell Press Chem el 8 de marzo.
