Хіміки зі США синтезували перший стабільний вторинний радикал, центрований на атомі вуглецю. Радикал був стабілізований сусідніми подвійними зв’язками вуглець-азот і стеричною навантаженістю скелета молекули. Дослідження опубліковане в Nature Synthesis.
Перший у світі стабільний вуглецевий радикал – тобто частинку з неспареним електроном, центрованим на атомі вуглецю, – отримав 1900 року американський хімік Мозес Гомберг (Mozes Gomberg). Це був третинний трифенілметильний радикал, стабілізований трьома фенільними групами, які, з одного боку, оточували радикальний центр і закривали його від сторонніх взаємодій, а з другого – стабілізували сам радикал завдяки делокалізації електронної густини на спряженій системі бензольних кілець.
Відтоді хіміки отримали багато стабільних третинних вуглецевих радикалів, але вторинні або, тим паче первинні радикали їм вдавалося тільки спостерігати спектроскопічно. Прикладів стабільних вуглецевих радикалів з одним або двома заступниками на атомі вуглецю з неспареним електроном до цього часу знайдено не було.
Але нещодавно хіміки під керівництвом Гі Бертрана (Guy Bertrand) з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго отримали перший вторинний стабільний радикал. Для цього вони взяли відому сіль – трифлат стабільного біс(іміно)карбокатіона – і відновили її за допомогою металевого магнію в тетрагідрофурані. При цьому, як пишуть учені, розчин забарвився в яскраво-фіолетовий колір, а через чотири години з реакційної суміші вдалося виділити стабільну в інертній атмосфері кристалічну речовину фіолетового кольору.
Отриману речовину хіміки проаналізували за допомогою ЕПР-спектроскопії, яка показала наявність у її структурі вуглець-центрованого неспареного електрона. Також їм вдалося виростити кристали радикала і провести рентгеноструктурний аналіз. У його структурі з центральним атомом вуглецю були пов’язані атом водню та два атоми азоту, які, своєю чергою, утворювали подвійні зв’язки з двома іншими атомами вуглецю. При цьому кожен з вуглеців був включений в об’ємний п’ятичленний гетероцикл. Вуглецевий каркас молекули був плоский, оскільки подвійні зв’язки перебували в сполученні з радикальним центром. При цьому гетероциклічні фрагменти, як і фенільні групи в трифенілметильному радикалі, оточували радикальний центр і закривали його від сторонніх взаємодій.
Таким чином хіміки вперше отримали та охарактеризували стабільний вторинний радикал. Як стверджують автори статті, він був стабільний протягом кількох тижнів у розчині та твердому вигляді. Він реагував з кисень-центрованим радикалом TEMPO з утворенням продукту поєднання радикалів, а також з 4-метилбензолтіолом – при цьому радикал відривав від нього атом водню.