Новости химической науки > Обнаружен «химический бозон Хиггса»

Пятидесятичетырехлетняя история поиска специалистов по химии карбенов, возможно, близка к завершению – исследователи из Германии заявляют, что им удалось генерировать и охарактеризовать неуловимые интермедиаты Бреслоу (Breslow intermediates), которые, как предполагается, играют важную роль в каталитических и биохимических процессах, протекающих с участием карбенов

Синглетные карбены обладают высокой реакционной способностью, которая обусловлена одновременной локализацией на илиденовом атоме углерода неподеленной пары электронов и вакантной орбитали. Они легко вступают в реакции присоединения по кратным связям, внедряются по одинарным связям, димеризуются, а также претерпевают различные перегруппировки.

Вследствие этого простейшие карбены в свободном состоянии удалось изолировать лишь в криогенных матрицах, хотя были получены неоспоримые и многочисленные доказательства их возникновения в качестве интермедиатов важных реакций различных типов.

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201205878

Гетероциклические карбены, в которых гетероатомы непосредственно связаны с илиденовым углеродом, характеризуются большей стабильностью чем их алкильные аналоги за счет донирования электронной плотности неподеленных пар гетероатомов на илидековый атом углерода. Так, в 1958 году Рональд Бреслоу (Ronald Breslow) предположил, что тиазол-2-илиден-1 может участвовать в качестве интермедиата в каталитическом цикле витамина В.

Джеффри Боде (Jeffrey W. Bode) заявляет, что интермедиаты Бреслоу можно назвать «бозонами Хиггса в области каталитических и иных превращений с участием N-гетероциклических карбенов. Каждый химик, работающий с этим типом карбенов, уверен, что интермедиаты Бреслоу существуют, положение о существовании интермедиатов Бреслоу лежит в основе всех современных представлений о химии N-гетероциклических карбенов, но прямых экспериментальных свидетельств в пользу их существования до сих пор так и не было получено.

Альбрехт Беркессель (Albrecht Berkessel) из Университета Кёльна получил интермедиаты, скомбинировав ароматические альдегиды с насыщенными карбенами. Исследователи предположили, что карбеноые катализаторы подобного типа будут обладать не слишком высокой активностью, которая позволит наблюдать интермедиаты каталитического процесса. Догадка подтвердилась, и полученные интермедиаты оказались достаточно стабильными, чтобы их можно было бы наблюдать с помощью метода ЯМР и при этом достаточно реакционноспособными, чтобы вести себя как гипотетические интермедиаты Бреслоу. Боде предполагает, что работа исследователей из его группы представила первые доказательства в пользу существования интермедиатов.

Карл Шайдт (Karl A. Scheidt) из Северо-западного Университета США отмечает, что как и в случае бозона Хиггса, ряд химиков могут поставить под сомнение полученное свидетельство. Он подчеркивает, что в отличие от интермедиатов, предложенных Бреслоу, интермедиаты, зафиксированные в группе Беркесселя, не содержат атома серы и не являются полностью ароматическими. Однако, он подчеркивает, что работа Беркесселя является существенным шагом вперед и наряду с некоторым другими работами, посвященными химии карбенов, расширяет наши представления о механизме реакций, протекающих с участием этих реакционноспособных частиц.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201205878

метки статьи: #кинетика и катализ, #органическая химия