Em um novo estudo liderado pelo Departamento de Química da Universidade de Oxford, os químicos demonstraram a síntese de um ciclocarbono que é estável o suficiente para caracterização espectroscópica em solução à temperatura ambiente.
Em um novo estudo liderado pelo Departamento de Química da Universidade de Oxford, os químicos demonstraram a síntese de um ciclocarbono que é estável o suficiente para caracterização espectroscópica em solução à temperatura ambiente.
A síntese de um novo tipo de alótropo molecular de carbono que pode ser estudado em condições normais de laboratório é uma conquista rara. O único exemplo anterior foi a síntese de fulerenos por Krätschmer et al. em 1990 (Nature 1990).
No novo estudo, a molécula ciclo[48]carbono foi sintetizada como um [4]catenano, ou seja, com o anel C48 passando por três outras macrociclas. Essas macrociclas entrelaçadas aumentam a estabilidade do C48, impedindo o acesso ao ciclocarbono protegido.
Anteriormente, anéis moleculares compostos exclusivamente por átomos de carbono só foram estudados na fase gasosa ou a temperaturas muito baixas (4 a 10 K). Agora, a equipe sintetizou um ciclocarbono que é estável em solução a 20°C (vida útil de 92 horas). Isso foi alcançado usando macrociclas entrelaçadas, escolhendo um ciclocarbono grande com um baixo nível de tensão e desenvolvendo condições reacionais suaves para a etapa de desmascaramento na reação (onde uma molécula precursora é transformada no produto final).
O catenano ciclocarbono foi caracterizado por espectrometria de massa, NMR, espectroscopia UV-visível e Raman. A observação de uma intensa ressonância 13C NMR para todos os 48 átomos de carbono sp1 indica que todos os carbonos estão em ambientes equivalentes, o que fornece fortes evidências da estrutura do catenano ciclocarbono.
O autor principal, Dr. Yueze Gao (Departamento de Química, Universidade de Oxford), disse: “Alcançar ciclocarbonos estáveis em um frasco em condições ambientes é um passo fundamental. Isso tornará mais fácil estudar sua reatividade e propriedades sob condições normais de laboratório.”
O autor sênior do estudo, Professor Harry Andersen (Departamento de Química, Universidade de Oxford), disse: “Essa conquista marca a culminação de um longo esforço para sintetizar catenanos ciclocarbonos, com a esperança de que eles pudessem ser estáveis o suficiente para estudo à temperatura ambiente. A proposta de concessão original foi escrita em 2016, com base em resultados preliminares de 2012-2015. É gratificante ter alcançado este ponto, pois houve muitas vezes em que o objetivo parecia irrealista e inatingível. Este trabalho não teria sido possível sem as instalações excepcionais para espectroscopia de NMR no Departamento de Química da Oxford.”
O estudo também envolveu pesquisadores da Universidade de Manchester, da Universidade de Bristol e do Central Laser Facility, Rutherford Appleton Laboratory.
