В новом исследовании, проведённом под руководством химического факультета Оксфордского университета, химики продемонстрировали синтез циклоуглерода, который достаточно стабилен для спектроскопического анализа в растворе при комнатной температуре. Исследование [опубликовано](https://www.science.org/doi/10.1126/science.ady6054) в журнале Science.
Синтез нового типа молекулярного аллотропа углерода, который можно изучать в обычных лабораторных условиях, — это редкое достижение. Единственным предыдущим примером был синтез фуллеренов [в 1990 году](https://www.nature.com/articles/347354a0).
В новом исследовании молекула цикло[48]углерода была синтезирована в виде катенана, то есть с кольцом C48, продетым через три других макроцикла. Эти продетые макроциклы повышают стабильность C48, препятствуя доступу к защищённому циклоуглеводу.
Ранее молекулярные кольца, состоящие исключительно из атомов углерода, изучались только в газовой фазе или при очень низких температурах (от 4 до 10 К). Теперь команда синтезировала циклоуглерод, который стабилен в растворе при 20 °C (период полураспада 92 часа). Это было достигнуто за счёт использования продетых макроциклов, выбора большого циклоуглерода с низким уровнем напряжения и разработки мягких условий реакции для этапа разблокировки в реакции (где молекула-предшественник преобразуется в конечный продукт).
Циклоуглеродный катенановый комплекс был охарактеризован с помощью масс-спектрометрии, ЯМР, УФ-видимой и рамановской спектроскопии. Наблюдение одного интенсивного резонанса 13C ЯМР для всех 48 sp1 атомов углерода указывает на то, что все атомы углерода находятся в эквивалентных окружениях, что является убедительным доказательством структуры циклоуглеродного катенана.
Ведущий автор доктор Юэцзе Гао (химический факультет, Оксфордский университет) сказал: «Достижение стабильности циклоуглерода во флаконе при стандартных условиях — это фундаментальный шаг. Это упростит изучение их реакционной способности и свойств в нормальных лабораторных условиях».
Старший автор исследования, профессор Гарри Андерсон (химический факультет, Оксфордский университет), сказал: «Это достижение знаменует собой кульминацию долгих усилий по синтезу катенановых циклоуглеродов, основанных на надежде, что они могут быть достаточно стабильными для изучения при комнатной температуре».
«Первоначальный грант был предложен в 2016 году на основе предварительных результатов 2012–2015 годов. Приятно достичь этого этапа, потому что было много моментов, когда цель казалась нереалистичной и недостижимой. Эта работа была бы невозможна без выдающихся возможностей для проведения ЯМР-спектроскопии на химическом факультете в Оксфорде».
Предоставлено [Оксфордским университетом](https://phys.org/partners/oxford-university/).