La structure chimique du composé qui a montré la liaison C-C la plus longue. Crédit :Ishigaki Y. et al., Chimie , 8 mars 2018.
Des chercheurs de l'Université d'Hokkaido ont synthétisé un composé organique avec une liaison plus longue entre les atomes de carbone que jamais auparavant, dépassant la limite supposée pour les longueurs de liaison simple carbone-carbone (C-C). Les chercheurs l'ont appelé une "liaison hyper-covalente".
Le nouvel hydrocarbure polycyclique nommé 10c est stable, et une analyse aux rayons X a montré que ses longueurs de liaison C-C étaient aussi longues que 1,806 angströms, plus longtemps que les records du monde précédemment rapportés pour les hydrocarbures.
Des liaisons chimiques se forment entre les atomes via le transfert ou le partage d'électrons. Les liaisons deviennent plus courtes à mesure qu'elles ont d'électrons participant à leur formation. Aussi, plus le lien est long, plus il devient faible. Dans de telles liaisons chimiques, la longueur de liaison simple C-C est généralement de 1,54 angströms, et la modification des longueurs de liaison C-C peut donner aux composés organiques des propriétés uniques.
Précédemment, d'autres chercheurs avaient estimé que la force des liaisons C-C devient nulle, les rendant complètement instables, lorsqu'ils atteignent une limite théorique de 1,803 angströms de longueur. Mais ce calcul suppose une relation linéaire entre la force de liaison et la longueur.
Le cristal 10c (à gauche) qui a montré la liaison C-C la plus longue et l'instrument de diffraction des rayons X utilisé pour l'analyse (à droite). Crédit :Université d'Hokkaido
Yusuke Ishigaki et Takanori Suzuki de l'Université d'Hokkaido et leur équipe pensaient qu'il était très probable qu'ils puissent trouver une liaison C-C plus longue en raison de la preuve que la relation entre la force de liaison et la longueur est en fait non linéaire.
En utilisant ce qu'ils appellent une "stratégie core-shell, " l'équipe a d'abord construit un composé théorique dans lequel le noyau, formé de liaisons carbonées longues et donc faibles, a été stabilisé par une enveloppe externe d'anneaux fusionnés du composé organique dibenzocycloheptatriène. Modification de la structure de la coque latérale, par exemple par pontage ou non pontage du squelette naphtalène, peut allonger la distance entre les liaisons C-C au cœur.
L'équipe a ensuite synthétisé deux composés formés de cristaux incolores, qu'ils appelaient 10a et 10b, et un troisième, appelé 10c, formé de cristaux oranges. Les analyses aux rayons X ont indiqué de longues longueurs de liaison C-C dans les trois composés, avec ceux de 10c atteignant une longueur record de 1,806 angströms lorsqu'ils sont chauffés jusqu'à 127 °C (260,6 °F).
Bien que l'obligation la plus longue ait été supposée instable, le composé ne s'est pas dégradé même dans une solution chauffée à des températures élevées. Cette stabilité aurait été donnée par les coques protégeant le lien.
"En appliquant la 'stratégie core-shell' dans la conception moléculaire, il est fort probable que nous puissions trouver une liaison C-C encore plus longue, " dit Yusuke Ishigaki. " Il ne s'agit pas seulement de battre des records, il s'agit davantage d'examiner les principes fondamentaux de la chimie. » L'étude a été publiée dans le journal Cell Press Chimie le 8 mars.
