Хіміки з Південного Методичного (Даллас, США) і Нанкинського університетів виявили новий тип водневих зв'язків, що утворюються між ароматичними сполуками і зв'язками бор-водень (B-H... Автори передбачили існування нової взаємодії за допомогою теоретичних обчислень і, потім, підтвердили наявність зв'язку експериментально. Дослідження опубліковано в, коротко про нього повідомляє блог Королівського хімічного товариства (Великобританія).
Водневий зв'язок - один з видів діполь-дипольних взаємодій, що керуються електростатичними силами, а не перекриванням електронних оболонок атомів. Наприклад, в молекулі води - H2O, завдяки високій електроотрицьовості кисню виникають часткові заряди, негативний на кисні і позитивний на водні. У результаті у воді атом водню однієї молекули прагне наблизитися до атома кисню іншої молекули, виникає міжмолекулярний зв'язок.
Подібні зв'язки виникають і в низці інших полярних сполук, наприклад, в аміаку, фтороводні і навіть складних органічних сполуках. Загальна їхня риса - атом водню «притягується» до електроотрицького атому. У новій роботі автори знайшли принципово нову ситуацію, в якій можливе таке тяжіння.
Автори звернули увагу на зв'язок бор-водень, що існує в діборанах і карборанах - сполуках, що володіють складною електронною будовою. Наприклад, в молекулі діборана - B2H6 є два мостикових атома водню, кожен з яких утворює трицентрові зв'язки (в них залучені відразу три атоми). Атом бору володіє низькою електроотрицательностью і в звичайному зв'язку можна очікувати негативного заряду на атомі водню, але, як виявилося, у разі трицентрового зв'язку водень несе позитивний заряд.
У ролі негативно зарядженої складової хіміки вибрали лід-систему бензольного кільця - шість електронів, об'єднаних сполученням у кільцеву структуру, розташовану над і під площиною ароматичної молекули. Теоретичні розрахунки показали, що між цими електронами і зв'язком B-H може виникати тяжіння, аналогічне класичному водневому зв'язку.
Для експериментальної перевірки обчислень хіміки синтезували комплекс іридію, в якому одночасно присутні і бензольні фрагменти і карборановий. Останній являє собою борорганічне з'єднання у формі ікосаедра, в якому атом водню зв'язку B-H також несе позитивний заряд. Дослідження комплексу вказало на те, що карборановий фрагмент орієнтований зв'язком B-H у бік бензольного кільця як у кристалічному вигляді, так і в розчині, а енергія електростатичної взаємодії в молекулі порівнянна з водневим зв'язком у воді.
Раніше подібні взаємодії передбачалися і спостерігалися для пар вода-бензол, аміак-бензол. Автори сподіваються, що у випадку зі з'єднаннями бора можна навчитися перемикати водневе зв'язування, змінюючи електронний стан молекули.