Химики из Университета Веллингтона (Новая Зеландия) впервые выделили свободный радикал висмуторганического соединения. Несмотря на то, что радикалы, как правило, исключительно реакционноспособны, он представляет собой устойчивые насыщенно-красные игольчатые кристаллы. Исследование опубликовано в журнале Angewandte Chemie International Edition.

Исходное соединение, восстановлением которого был получен устойчивый свободный радикалИзображение: Ryan J. Schwamm et al. / Angewandte Chemie International Edition, 2015

Авторы работы синтезировали радикал путем восстановления висмуторганического соединения (хлорида диамида висмута) магниевой стружкой. В результате раствор исходного соединения менял окраску с бледно-желтой на темно-красную. Впоследствии из него выпадали насыщенно-красные игольчатые кристаллы. Как утверждают авторы, при хранении в инертной среде при комнатной температуре соединение остается устойчивым на протяжении примерно двух недель.

Схема синтеза. В трехмерном представлении реагентов розовым обозначены атомы кремния, синим — азота, зеленым — хлора, черным — углерода Изображение: Ryan J. Schwamm et al. / Angewandte Chemie International Edition, 2015

Структура и электронные свойства соединения были подтверждены методами рентгеновской дифракции на монокристалле, а также с помощью спектроскопии электронного парамагнитного резонанса. Этот метод исследования веществ позволяет определить свойства неспаренных электронов, находящихся на своих орбиталях в одиночестве. Именно такие электроны и характеризуют свободные радикалы, заполненные орбитали всегда несут на себе два электрона. Оказалось, что 90 процентов спиновой плотности находится на гантелеобразной p-орбитали висмута.

Стабильные элементоорганические радикалы в подгруппе азота, исключая сам азот, крайне редки. Недавно исследователи сообщили о синтезе свободного радикала фосфорорганического соединения. У сурьмы на данный момент известен лишь один устойчивый свободный радикал, существующий лишь в растворе. Первое сообщение о синтезе свободного радикала у висмут-органического соединения появилось в прошлом году, но надежного подтверждения с помощью метода электронного парамагнитного резонанса не было.

Свободные радикалы — вещества, обладающие неспаренными электронами на одной или нескольких своих орбиталях. В большинстве своем они обладают высокой реакционной способностью. К примеру, именно образование свободных радикалов приводит к взрыву смеси водорода и кислорода. Поиск стабильных свободных радикалов — важная задача для химиков, поскольку эти соединения обладают рядом интересных свойств. В частности, с их помощью в промышленности контролируются процессы полимеризации, а также они применяются как замедлители старения полимеров.