Хіміки з Імперського коледжу Лондона і Констанцського університету синтезували незвичайне циклічне з'єднання, в якому зв'язки між окремими фрагментами являють собою сендвічеві комплекси. У таких комплексах атоми металів виявляються затиснутими між двома ароматичними кільцями. У з'єднанні шість подібних «зчіпок», що формують єдиний кільцеву молекулу. Дослідження опубліковано в журналі, коротко про нього повідомляє блог Королівського хімічного товариства.
Класичним прикладом сендвічевих комплексів (металоценів) є фероцен - у ньому іон заліза розташований між двома «п'ятикутниками», молекулами циклопентадієну. У формуванні зв'язку з металом беруть участь відразу всі лід-електрони органічних молекул - подібні зв'язки називаються гаптичними.
Цікаво, що в одному комплексі може бути лише одна «шапка» -ліганд, або навпаки, чотири (в комплексах урану і торія з циклопентадієном) Завдяки своїй незвичайній структурі сендвічеві комплекси привертають увагу хіміків. Так, у деяких роботах «шапки» комплексів хімічно пов'язували між собою, утворюючи невеликі цикли з гаптичними зв'язками. У новій роботі вчені зробили крок далі і синтезували речовину, в якій шість органічних молекул (що представляють собою пари «склеєних» між собою «шапок») пов'язані з шістьма атомами заліза і утворюють єдиний макроцикл.
Вихідною речовиною для синтезу циклу стала діїод-похідна фероцена. До кожної з двох органічних молекул у ній приєднаний атом іоду. Ключовим у роботі стало використання реакції Ульмана. Якщо ввести в неї іодбензол, то під дією порошку міді два бензольних ядра «склеються» між собою. Той же самий процес почав відбуватися і з фероценом, окремі «сендвічі» почали склеюватися між собою шапками.
Автори проводили реакцію в умовах сильного розбавлення, щоб молекули встигали вишикуватися в найбільш зручні конфігурації, перш ніж відбувалося наступне склеювання. У результаті хіміки виділили в міліграмових кількостях помаранчеві порошки різних циклічних сполук, що містять п'ять, шість, сім і дев'ять фероценових фрагментів. Встановити структуру одного з них вдалося за допомогою рентгенівських методів.
Отримані речовини цікаві з фундаментальної точки зору - такі макроцикли погано вивчені. Крім того, як показали хіміки, ці молекули можна розглядати як нанокольця з рівномірним розподілом заряду в них. Згідно з експериментами, у іонів заліза в макроциклі можна легко відбирати по одному електрону, надаючи молекулі заряд. При цьому швидкість, з якою заряд починає переміщатися по молекулі, сягає десяти мільйонів стрибків на секунду.