Химики Университета Осаки нашли способ превращать плоские молекулы бифенилена в объёмные спироциклы. Родиевый катализатор разрывает связь между атомами углерода, а реагент PINC поставляет новый атом, который соединяет части молекулы. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature 14 октября 2026 года.

Как атом углерода собирает два кольца

У спироцикла два кольца, соединённые одним общим атомом углерода. Их плоскости расположены почти под прямым углом. В описанной реакции вокруг центрального атома образуются четыре новые связи между атомами углерода.

Исходные молекулы бифенилена плоские. Родиевый катализатор активирует связи между атомами углерода в их каркасе, а PINC, или N-изоцианоиминифосфоран, служит источником одного атома углерода. Упрощённо реакцию можно сравнить с соединением двух плоских деталей в общей центральной точке. Но это лишь аналогия: химики перестраивают связи внутри молекул, а не склеивают готовые детали.

Чтобы установить происхождение центрального атома, исследователи использовали PINC с изотопной меткой углерода-13. Метка оказалась в центре спироцикла. Метод позволяет соединять как одинаковые, так и разные молекулы бифенилена. Авторы также сообщают о варианте реакции, в котором сочетаются активация одинарной связи и реакция с двойной связью.

В опыте граммового масштаба из 3,86 г бифенилена получили 1,57 г продукта. Выход составил 50%. Это показывает, что реакцию провели не только на малом количестве вещества, но не гарантирует такого же результата для других исходных соединений.

В дополнительных материалах к статье есть раздел о субстратах, на которых реакция не удалась. Однако доступный перечень не указывает, какие именно молекулы оказались неподходящими, поэтому границы применимости метода пока определить нельзя. Авторы допускают, что спироциклические каркасы можно будет использовать при создании функциональных молекул, в том числе для электронных материалов. Практическую эффективность такого применения исследование не проверяло.

Подготовка научных публикаций и работа с их структурой описаны в разделе о подготовке научных статей.

Схема показывает, как родиевый катализатор и PINC помогают соединить молекулярные фрагменты вокруг одного центрального атома углерода и получить спироцикл.

Фото: andreas160578 / Pixabay