El antraceno es un compuesto orgánico sólido derivado de la destilación de alquitrán de hulla. Aparte de su uso como tinte rojo, También se ha utilizado en el campo del diseño de materiales de nanografeno, ya que exhibe excelentes propiedades electrónicas y emisoras de luz. Uno de sus derivados, llamado 9-fosfaantraceno, ha sido ampliamente estudiado durante décadas debido a su reactividad radical. Esta actividad otorga a los 9-fosfaantracenos propiedades químicas atractivas como la actividad redox ecológica, bioactividad, y combustibilidad.

Los 9-fosfaantracenos sustituidos eran químicamente inestables hasta hace poco, cuando los investigadores prepararon 10-mesitil-1 tolerante al aire, 8-bis (trifluorometil) -9-fosfaantraceno. El nuevo, El compuesto estable mostró una excelente reactividad radical y desde entonces se ha utilizado para comprender la fotoemisión y las propiedades cristalinas de los materiales.

Sin embargo, no se sabe mucho sobre la naturaleza de las reacciones radicales que tienen lugar en este nuevo y prometedor 9-fosfaantraceno sustituido. La corta vida útil de las especies de radicales transitorios y la reacción secundaria no analizable hacen que sea muy difícil para las técnicas espectroscópicas y fisicoquímicas convencionales analizar su estructura.

En un estudio reciente publicado en Edición internacional de Angewandte Chemie , un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio dirigido por el profesor asociado Dr. Shigekazu Ito encontró una solución para superar este problema. Emplearon simulaciones de rotación / resonancia de espín muónico (μSR) y teoría de campo de densidad (DFT) para comprender la estructura esquelética de 10-mesitil-1, 8-bis (trifluorometil) -9-fosfaantraceno. El Dr. Ito dice:"La espectroscopia de rotación / resonancia de espín de muón es una herramienta muy sensible y poderosa cuando se trata de analizar sistemas moleculares orgánicos con vidas cortas. Combinado con el poder del modelado computacional, esta tecnología nos permite mirar cosas que antes eran difíciles de observar ".

En los experimentos espectroscópicos, la sustancia orgánica, que es un aislante por naturaleza, se le permitió interactuar con muones positivos (μ ⁺ ) generado a partir de un acelerador de protones de haz de alta energía. Al golpear el 9-fosfaantraceno, los muones absorbieron electrones de la muestra para formar muonio (μ ⁺ mi ^- ), que es un isótopo de hidrógeno. La adición del sustituto de hidrógeno hizo que las moléculas fueran atraídas débilmente por el campo magnético requerido para μSR. Las mediciones indicaron la adición de muonio en el átomo de fósforo en la estructura de una manera regioselectiva (lo que significa preferencia de un sitio de reacción sobre otro).

El equipo también realizó simulaciones de DFT que sugerían la presencia de dos estructuras diferentes de la misma molécula. Se predijo que solo uno de ellos sería estable. Estos cálculos también sacaron a la luz algunos movimientos moleculares sin precedentes inducidos por el efecto isotópico dentro del sistema conjugado:moléculas con electrones que pueden moverse libremente dentro de la estructura.

El método adoptado en este estudio podría resultar útil para los científicos que investigan otras estructuras esqueléticas orgánicas complejas. "Nuestro estudio ha revelado con éxito la dinámica molecular y la estructura del 10-mesitil-1, 8-bis (trifluorometil) -9-fosfaantraceno. Esta información es vital a la hora de llevar a cabo más reacciones y ajustar sus propiedades químicas para diversas aplicaciones. "concluye el Dr. Ito.