有史以来最大的分子轮推芳香性规则的限制

休克尔规则,开发解释六苯、芳香电子的性质仍然是一个巨大的有效与162年芳环π电子许多倍的最简单的芳香。

Erich Huckel发达1931年分子轨道的量子理论。他的计算的结果之一是,环单双键交替和4 n + 2π电子应该芳香苯。以后的工作描述那些数量能被4整除,环丁二烯等anti-aromatic。

在化学方面,强烈的芳香环企稳,anti-aromatics是稳定的和不那么常见。物理测量检查是否一个或另一个分子环电流诱导分子时暴露于磁场等在核磁共振光谱学。在芳烃,当前将反对外部磁场在环内,而在anti-aromatics它会配合。

在过去的几十年里,许多芳香和anti-aromatic分子合成,以及所有休克尔听从简单的规则。例如,卟啉中的重点血红蛋白和叶绿素与18个π电子,提供一个自然的例子。它仍不清楚,然而,芳香环的大小可以休克尔规则之前崩溃。

三年前,哈利安德森英国牛津大学的小组,建造世界上最大的芳环共有78π电子。分子轮由六苯卟啉环围绕一个中心,有六个辐条连接到卟啉锌离子包裹。¹

轮化学

现在,化学家已经打破自己的记录和一个巨大的芳香轮包含162π电子的总数。翻倍大小的前纪录保持者,他们建造了轮12卟啉环的边缘,将两个堆叠苯中间枢纽,创建12再辐条。²

他们还结合两半的小轮和四个辐条和八个卟啉形成一个细长的构造。总之,研究人员产生八个不同nanorings在各种氧化态,占24种不同的分子。在所有情况下,环电流可以被探测到,他们依照休克尔规则。

这是惊人的简单Huckel 4 n + 2规则预测的芳香性或anti-aromaticity分子比复杂的密度泛函理论计算,”安德森说必威体育 红利账户。

卟啉结构容易接受或释放电子,使研究人员研究芳香和anti-aromatic国家使用相同的分子结构。核磁共振可以区分不同的氧化还原状态,即使当他们出现在相同的解决方案。因此,系统提供了一个方便的开关和读出其芳香特性。

组添加进一步扭曲的故事时,结合大型12-porphyrin周期和两个小中心辐射型分子。他们希望,环包装成为一个8字形,以适应中心复合体。的两部分环现在运行在相反的方向,理论预测,环电流抵消——这种现象该集团首次能够观察到。“我们nanoring的大小可以实现所需的几何目前取消,”安德森解释说。这使得研究人员使用几何和氧化还原状态作为独立开关操纵nanorings的芳香性质。

Marcin Stępień波兰弗罗茨瓦夫大学的工作表示欢迎,突显出分子结构。的卟啉nanoring化学是一个重要的综合成就:它使用巧妙的方法的超分子化学共价组装纳米结构的原子精度。这共价连接是必不可少的建筑巨头nanorings结合途径,”他说必威体育 红利账户。

Rainer艾尔热德国基尔大学的赞扬了进军古典和使量子化电磁系统之间的未知领域,评论:“第一个结果已经意外和惊讶。我相信的勘探领域将进一步解开迷人的效应和量子计算等应用程序。

与此同时,上限的休克尔规则还有待发现。