Химики из Университета штата Пенсильвания обнаружили, что ключевая реакция — окислительное присоединение, при которой органическая молекула соединяется с атомом переходного металла (например, платины или палладия), может протекать в обратную сторону. Результаты экспериментов опубликованы в Journal of the American Chemical Society.
Согласно классическому представлению, в этой реакции металл отдает электроны органической молекуле, вступая с ней в связь. Однако новое исследование показало, что в некоторых случаях все происходит наоборот — электроны переходят от органической молекулы к металлу. Такой «обратный» путь нарушает устоявшиеся правила органической химии, но при этом приводит к тому же конечному результату.
Ученые наблюдали альтернативную схему, подвергая комплексы платины и палладия воздействию водорода и отслеживая изменения с помощью ядерного магнитного резонанса. Выяснилось, что даже электронодефицитные металлы, которые раньше считались неспособными участвовать в такой реакции, успешно образуют продукт окислительного присоединения, но по другому механизму.
Это открытие расширяет возможности промышленной химии. Ранее считалось, что для активации связи металл должен быть «богат» электронами. Теперь доказано, что и электронодефицитные формы могут быть эффективны, что важно при разработке катализаторов, способных разрушать устойчивые загрязнители или повышать эффективность синтеза без образования вредных побочных продуктов.
По словам авторов работы, переходные металлы обладают уникальной способностью «переписывать правила» органической химии. Их расширенный набор орбиталей, включая d-орбитали, позволяет запускать реакции, невозможные при участии только органических элементов. А теперь, когда стало ясно, что даже путь переноса электронов может быть обратным, химики получают новые инструменты для гибкого и точного проектирования реакций.
Возможно, такие механизмы существовали всегда, просто никто раньше не обращал на них внимания.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что органические молекулы, включая предшественников аминокислот, найдены в газопылевом диске звезды. Это открытие переписало сценарии химической эволюции в космосе.
