Bir əsrdən çoxdur ki, tanınmış 18 elektron qaydası orqanometal kimyası sahəsinə rəhbərlik edir. İndi Okinava Elm və Texnologiya İnstitutunun (OIST) tədqiqatçıları Almaniya, Rusiya və Yaponiya alimləri ilə birlikdə bu uzun müddətdir davam edən prinsipə meydan oxuyan yeni orqanometal birləşməni uğurla sintez etdilər. Onlar kimya elmində maraqlı imkanlara səbəb ola biləcək dəmir əsaslı metal-üzvi kompleks olan ferrosenin sabit 20 elektronlu törəməsi yaratdılar.

“Bir çox keçid metal kompleksləri üçün, onlar 18 formal valentlik elektronu ilə əhatə olunduqda ən sabitdirlər . Bu, kataliz və material elmində bir çox əsas kəşflərin əsaslandığı kimyəvi bir qaydadır “, – Nature Communications -da dərc olunan məqalənin aparıcı müəllifi Dr. Satoşi Takebayaşi bildirib .

Ferrosen bu qaydanı təcəssüm etdirən klassik nümunədir. “Biz indi ilk dəfə olaraq sabit 20 elektronlu ferrosen törəməsinin sintezinin mümkün olduğunu göstərdik”, – o əlavə edib.

Bu sıçrayış, metal atomunun iki üzvi halqa arasında oturduğu xarakterik “sendviç” quruluşu ilə tanınan birləşmələr sinfi olan metallosenlərin quruluşu və sabitliyi haqqında anlayışımızı yaxşılaşdırır.

Konseptual anlayışımızı yenidən qurmaq

İlk dəfə 1951-ci ildə sintez edilən ferrosen gözlənilməz sabitliyi və unikal quruluşu ilə kimyada inqilab etdi və nəticədə kəşf edənlərə 1973-cü ildə Kimya üzrə Nobel Mükafatını qazandırdı. Ferrosen bir çox cəhətdən metal-üzvi birləşmə anlayışımızda yeni bir fəsil açdı və metal-üzvi birləşmələri tədqiq etmək üçün nəsil alimləri ruhlandırmağa davam edən orqanometal kimyasının müasir sahəsini işə saldı.

Bu yeni tədqiqat həmin təməl üzərində qurulur. Yeni bir liqand sistemi dizayn edərək, komanda əvvəllər qeyri-mümkün hesab edilən koordinasiya kimyası olan 20 valent elektronu olan ferrosen törəməsini sabitləşdirə bildi. “Bundan əlavə, əlavə iki valent elektron gələcək tətbiqlər üçün potensial saxlayan qeyri-ənənəvi redoks xassəsinə səbəb oldu”, – Dr Takebayashi qeyd etdi.

Bu vacibdir, çünki ferrosen artıq redoks reaksiyaları kimi tanınan elektron ötürülməsi ilə əlaqəli reaksiyalarda istifadə olunsa da , ənənəvi olaraq dar oksidləşmə vəziyyətləri ilə məhdudlaşır.

Bu törəmədə bir Fe-N bağının meydana gəlməsi ilə yeni oksidləşmə vəziyyətlərinə girişi təmin etməklə, ferrosenin elektron qazanması və ya itirməsi yollarını genişləndirir. Nəticədə, enerjinin saxlanmasından kimyəvi istehsala qədər müxtəlif sahələrdə katalizator və ya funksional material kimi daha faydalı ola bilər.

Kimyəvi sabitlik qaydalarını necə pozmağı və yenidən qurmağı anlamaq tədqiqatçılara xüsusi hazırlanmış xüsusiyyətlərə malik molekullar dizayn etməyə imkan verir. Bu anlayışlar yaşıl katalizatorların və yeni nəsil materialların inkişafı da daxil olmaqla davamlı kimyanın inkişafına yönəlmiş yeni tədqiqatlara ilham verə bilər.

Gələcək yeniliklər üçün platforma

Ferrosen törəmələri artıq günəş batareyalarından və əczaçılıq məhsullarından tutmuş tibbi cihazlara və qabaqcıl katalizatorlara qədər müxtəlif texnologiyalara daxil olmuşdur. Kimyaçılar üçün mövcud olan konseptual alətlər dəstini genişləndirməklə, bu son nailiyyət tamamilə yeni tətbiqlərə ilham verərkən bu tətbiqlərin qurulmasına və şaxələndirilməsinə kömək edə bilər.

OIST-dəki Metal Organometal Kimya Qrupu əsas diqqətini metal-üzvi qarşılıqlı təsirləri tənzimləyən əsas prinsipləri aşkar etməyə və onları real dünya problemlərinə tətbiq etməyə yönəldir. Komanda bu işdə bildirilən 20 elektronlu ferrosen törəməsi kimi standart kimyəvi qaydalara zidd olan qeyri-ənənəvi birləşmələrə xüsusi maraq göstərir.

Daha çox məlumat: Satoshi Takebayashi et al, Liqand koordinasiyası vasitəsilə 18-dən 20-ə qədər elektron ferrosen törəmələri, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-61343-7

Jurnal məlumatı: Nature Communications 

Okinava Elm və Texnologiya İnstitutu Məzun Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir