Naši znanstvenici s Kemije objavili veliko otkriće koje ima veze s kristalima
U radu objavljenom u vrhunskom znanstvenom časopisu, naši znanstvenici s Kemijskog odsjeka Prirodoslovno-matematičkoga fakulteta Sveučilišta u Zagrebu u suradnji sa znanstvenicima iz Kanade i Ujedinjenog Kraljevstva, prvi su put opisali eksperimentalno i teorijsko izučavanje halogenskih veza s fosforom, arsenom i antimonom.
PMF: Kemija / Foto: Google Maps
Znanstvenici Kemijskog odsjeka zagrebačkog PMF-a, Katarina Lisac i Dominik Cinčić te studentica Sara Cepić, u suradnji s Tomislavom Friščićem, Filipom Topićem, Mihailsom Arhangelskisom, Patrickom A. Julienom, Christopherom W. Nickelsom sa Sveučilišta McGill (Montreal, Kanada) i Andrewom J. Morrisom sa Sveučilišta Birmingham (Birmingham, Ujedinjeno Kraljevstvo) otkrili su nove akceptore halogenske veze te objavili rad Halogen-bonded cocrystallization with phosphorus, arsenic and antimony acceptors u vrhunskom časopisu Nature Communications.
Osim novih spoznaja o halogenskoj vezi, rad govori i o otkrićima o supramolekulskoj kemiji općenito.
– U radu se opisuju nove spoznaje od fundamentalnog značaja za kristalno inženjerstvo i sintezu materijala. Uvode se dosad nekorištena tri elementa kao komponente u kristalima temeljenima na halogenskim vezama (privlačnim interakcijama sličnim dobro poznatim vodikovim vezama). Uz atome halogenih elemenata kao sudionike halogenskih veza u literaturi najčešće nalazimo atome dušika i kisika, ali ovim istraživanjem pokazano je da to mogu biti i fosfor te teži atomi poput arsena i antimona koji se ubrajaju u polumetale. Ovaj rad otvara mogućnosti za budući dizajn i pripravu materijala u kojima su građevni blokovi povezani halogenskim vezama, pojasnio nam je profesor Cinčić.
Halogenska veza intenzivno se proučava posljednjih nekoliko desetljeća u svim područjima kemije, a ponajviše u kristalnom inženjerstvu. Riječ je o privlačnoj interakciji koja se ostvaruje između elektrofilnoga dijela atoma halogena (donora halogenske veze) i nukleofilnoga područja druge (ili iste) molekule (akceptora halogenske veze). U posljednjih dvadesetak godina za istraživanje halogenskih veza najčešće su se primjenjivali organski sustavi s perfluoriranim spojevima kao donorima halogenske veze, a najčešće korišteni akceptori halogenskih veza bili su brojni organski spojevi koji sadrže različite funkcijske skupine s dušikom ili kisikom. Skupine s težim atomima kao akceptorima halogenske veze rjeđe su se izučavale, a uključuju najviše spojeve sa sumporom te halogenim elementima.
Detaljnije o znanstvenom radu
U radu Halogen-bonded cocrystallization with phosphorus, arsenic and antimony acceptors prvi je put opisano eksperimentalno i teorijsko izučavanje halogenskih veza s fosforom, arsenom i antimonom. Kokristalizacijom 1,3,5-trijodtrifluorbenzena s trifenilfosfinom, trifenilarsinom itrifenilstibinom dobiveni su kokristali u kojima su molekule povezane halogenskim vezama I···P, I···As i I···Sb. Riječ je o prvim izoliranim i strukturno karakteriziranim kokristalima u kojima atom joda tvori halogensku vezu s elementima 15. skupine, koji su teži od dušika. Za procjenu otkrivenih halogenskih veza, kao i za objašnjenje nepostojanja kokristala 1,3,5-trijodtrifluorbenzena s trifenilaminom te trifenilbizmutinom, u radu je opisano teorijsko izučavanje metodom DFT pretpostavljenih molekulskih kompleksa u plinskoj fazi kao i kompleksa nađenih u kristalnim strukturama. Analiza dobivenih molekulskih i kristalnih struktura kokristala, zajedno s teorijskim izučavanjem, pokazala je da su fosfor, arsen i antimon relativno dobri akceptori halogenske veze. Udaljenosti I···E (E = P, As, Sb) u rasponu su od 3,31 Å do 3,57 Å, što je 11 % do 12 % kraće od sume van der Waalsovih radijusa, a računate energije interakcije u rasponu su od 12 do 17 kJ/mol.
