Polsko-niemiecka grupa naukowców pod kierownictwem dr. hab. Bartosza Trzaskowskiego z Centrum Nowych Technologii Uniwersytetu Warszawskiego oraz dr. René Franka z Instytutu Chemii Nieorganicznej i Analitycznej Uniwersytetu Technicznego w Brunszwiku zaproponowała nową metodologię syntezy związków zawierających pojedyncze kowalencyjne wiązania glinu i boru (Al-B) oraz zbadała właściwości chemiczne tego wiązania. Wyniki ich badań zostały opublikowane na łamach „Angewandte Chemie – International Edition”.
Glin (Al) to trzeci najpowszechniej występujący pierwiastek w skorupie ziemskiej (po tlenie oraz krzemie) oraz dwunasty najpowszechniej występujący pierwiastek w Układzie Słonecznym. Jest srebrzystobiałym metalem o niskiej gęstości i dużej plastyczności, ale także stosunkowo niskiej wytrzymałości i małej odporności na uszkodzenia mechaniczne. Właściwości te można znacząco poprawić poprzez wytworzenie stopów glinu z innymi pierwiastkami, np. krzemem, magnezem czy miedzią. Stopy te, np. duraluminium, znalazły wiele zastosowań i są używane do wyrobu szerokiej grupy produktów, takich jak części karoserii i silników samochodów czy poszycia i elementy konstrukcyjne samolotów. Czysty glin stosuje się np. do pakowania żywności – w postaci folii aluminiowej – lub uzyskania charakterystycznego połysku w farbach metalicznych. W syntezie chemicznej pył aluminium stosowany jest np. w reakcjach uwodorniania, a szeroko stosowany w chemii organicznej tetrahydroglinian litu LiAlH4 jest silnym środkiem redukującym.
Wiązania glinu z borem
Szeroka dostępność oraz nietoksyczność sprawiają, że od ponad 150 lat prowadzone są również próby syntezy związków organometalicznych zawierających atomy glinu. – Jeśli chodzi o związki zawierające wiązanie Al-C, glin-węgiel, to ich synteza jest bardzo dobrze poznana i stosunkowo łatwa, a otrzymane związki znalazły zastosowanie m.in. jako katalizatory w procesach polimeryzacji. Dla porównania związki zawierające wiązanie pomiędzy atomami glinu i boru – sąsiada węgla w układzie okresowym – są praktycznie zupełnie nieznane i nie ma żadnej uniwersalnej metody ich syntezy. W szczególności istnieje zaledwie kilka przykładów związków chemicznych zawierających dobrze zdefiniowane, pojedyncze, kowalencyjne wiązanie Al-B, które zostały zsyntetyzowane dopiero w XXI wieku – mówi dr hab. Bartosz Trzaskowski z Centrum Nowych Technologii UW.
Wraz z dr. René Frankiem z Instytutu Chemii Nieorganicznej i Analitycznej Uniwersytetu Technicznego w Brunszwiku kieruje on polsko-niemiecką grupą badaczy, którzy zaproponowali nową metodologię syntezy związków zawierających pojedyncze wiązania Al-B oraz zbadali właściwości chemiczne tego wiązania.
– Podstawą otrzymania wiązania Al-B było odpowiednie ułożenie przestrzenne atomów glinu oraz boru na szkielecie naftalenowym. Wykazano również, że reaktywność nowo otrzymanych związków oraz wiązania Al-B różnią się znacząco od reaktywności wiązania Al-C na przykładzie reakcji z nitrylami, która prowadzi do rozerwania wiązania Al-B i utworzenia nietypowego, 6-członowego pierścienia zawierającego atomy węgla, azotu, glinu oraz boru. Odkrycie to otwiera drogę do łatwiejszej syntezy związków chemicznych zawierających wiązanie Al-B, a także do otrzymania całkowicie nowych klas związków chemicznych, które w przyszłości mogą znaleźć zastosowanie w wielu gałęziach chemii – dodaje dr hab. Trzaskowski.
Badania polsko-niemieckiej grupy naukowców zostały przeprowadzone w ramach grantu Narodowego Centrum Nauki Beethoven 2 „Karbeny anionowe i boryloaniony: udoskonalanie właściwości kompleksów rutenowych w metatezie olefin” oraz grantów Niemieckiej Fundacji Badawczej i opublikowane w czasopiśmie „Angewandte Chemie – International Edition” w artykule „Reductive Al-B sigma-Bond Formation in Alumaboranes: Facile Scission of Polar Multiple Bonds”.