Новости химической науки > Угольная кислота и ее эфир зарегистрированы в газовой фазе

Сравнительно до недавнего времени химики были убеждены в том, что угольная кислота (H₂CO₃) не может существовать в виде стабильной молекулы.

Тем не менее, исследователям из Германии удалось разработать относительно простой пиролитический метод получения угольной кислоты в газовой фазе, что позволило им провести спектральное изучение угольной кислоты и ее монометилового эфира.

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed.. doi: 10.1002/anie.201406969

Угольная кислота представляет собой важное для физиологии соединение. Например, угольная кислота и ее ионы способствуют поддержанию постоянного значения pH крови, также она является важным интермедиатом в образовании углекислого газа в ходе дыхательного цикла. Возможно, что чем больше мы узнаем про угольную кислоту, тем проще будет разработать методы связывания содержащегося в атмосфере углекислого газа. Существуют также свидетельства в пользу того, что при низких температурах угольная кислота в твердом состоянии входит в состав внеземного льда, как сосредоточенного в полярных районах Марса, так и в межзвездных областях.

Исследователи из группы Петера Шрайнера (Peter R. Schreiner) из Гиссенского Университета разработали новый и доступный метод получения газофазной угольной кислоты. Методика гиссенских исследователей заключается в газофазном пиролизе легкодоступной молекулы прекурсора (бис-трет-бутилдикарбоната). Образующаяся в результате пиролиза угольная кислота улавливается ультраохлажденной матрицей из инертного газа.

Используя молекулы-прекурсоры различного строения, исследователи смогли расширить свой пиролизный метод и использовать его для получения газофазного монометилового эфира угольной кислоты (это соединение в газовой фазе получено в первый раз). Захваченные в ультрахолодную матрицу, угольная кислоту и ее монометиловый эфир удалось впервые исчерпывающе изучить с помощью инфракрасной спектроскопии, причем эмпирически результаты полученные результаты отлично совпали с теоретическими предсказаниями.

Результаты экспериментов добавляют аргументы к спорам, возникшим в отношении угольной кислоты: действительно, как было предположено ранее несколькими группами ученых, может ли в кристаллическом состоянии угольная кислота существовать в двух формах – альфа- и бета-?

Шрайнер уверяет, что двух кристаллических форм, скорее всего, не существует. Зарегистрированная в его группе спектральная картина согласуется со спектром, смоделированным для бета-формы угольной кислоты, а вот спектральных свидетельств в пользу существования альфа-угольной кислоты не получено, тем не менее, ИК-спектр монометилового эфира соответствует альфа-угольной кислоте. Штрайнер предполагает, что то, что ранее описывалось как альфа-угольная кислота, на самом деле было метиловым эфиром угольной кислоты. Этот вывод подкрепляется тем, что ранее описанные методы получения «альфа-угольной кислоты» – в этих методах в качестве растворителя используется метанол, который мог этерифицировать образующуюся угольную кислоту с образованием монометилового эфира.

Шрайнер говорит, что полученные в его группе результаты позволят узнать больше о газофазной химии угольной кислоты, что, в свою очередь, станет ощутимой подмогой для специалистов по химии атмосферы и космохимии.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed.. doi: 10.1002/anie.201406969

метки статьи: #аналитическая химия, #атмосферная химия, #биохимия, #короткоживущие вещества, #неорганическая химия