Aromatik moleküller esasen organik kimyanın hammaddeleridir. Aromatikler, benzen gibi, eşi benzeri olmayan pi-elektron karaktere sahiptir ve bu da halkalı yapıyı fevkalade kararlı yapar. Aromatikler genel olarak carbon içeren bileşikler olarak bilinse de, Grup 15 elementlerini içeren bazı anorganik aromatikler de vardır. Science dergisinde yayımlanan makalede de, yeni bir anorganik aromatik anyon( P2N3-)  geliştirildiği duyuruldu.

Bu 5 atomlu, 6 elektronlu aromatik molekülü enteresan yapan ise, basit yapısı ve doğrudan sentezlenebilmesi.

MIT’den araştırmacılar Alexandra Velian ve Christopher C. Cummins, molekülü (P2N3-) antrasen (A)’dan gelen difosfor kaynağı kullanarak sentezlediler. Daha önceki araştırmaların sonucunda  P2A2’nin ısıtılması sonucunda  P2 ve 2 antrasen molekülü açığa çıkartacağı biliniyordu. Fakat, P2 kendi başına izole edilmek için yeteri kadar kararlı değildi. Yapılan yeni araştırmada bilim insanları, P2A2 ‘yi tetrabutilamonyum azit ile THF içerisinde kombine ettiler ve 3 saat ısıttılar. Hedeflenen aromatik anyonun karakterizastonu doğrulanırken, araştırmacıların anyonu fazla tetrabutilamonyum azit’den ve antrasen’den izole etme imkanları yoktu.

Bu durumun üstesinden gelebilmek için de, Velian ve Cummins aynı reaksiyonu piyasada satılan bir makro halka olan ve sodyum iyonlarını kapsayan sodyum kryptofix-221 ile gerçekleştirdiler. Bu da azit tepkiyeni ve anyon ürün için uygun karşıt iyonu sağladı ayrıca ürünün izolasyonunu engelleyen çözünme problemlerini de çözmüş oldu.

NMR ürünün formasyonu ile ilgili kanıt olurken, P2N3- ‘nin gerçekten aromatik bileşik olduğunun kanıtlanmasında çeşitli karakterizasyon tekniklerine ihtiyaç vardı. X-ışını kırılması çalışmaları P2N3-‘nin düzlemsel halkalı yapısını doğruladı. NMR çalışmaları da ayrıca, apolar çözücü içerisindeki simetri değişimleri, polar çözücülerle karşılaştırıldığında, belki de nitrojen atomlarının kısmi ölçüde makro halkaya koordine olmasından kaynaklanıyor olabileceğini gösterdi. X-ışını çalışmalarında ayrıca P-P ve P-N bağlarının uzaklıklarının tek ve çift bağ arasında olduğu görüldü, bu da aromatik değerleri karşılıyordu.

Halkalı yapının merkezindeki manyetik ekranlama ölçümleme tekniği olan, çekirdekten bağımsız kimyasal kayma da P2N3- ‘nin aromatik bir bileşik olduğunu güçlendirici kanıtları sağladı.  P2N3- 'nin diğer 5 bileşenli, 6 elektronlu aromatik halkalarla karşılaştırıldığında ( N5-, P5-, C5H5-, and N2S32+ gibi) kıyaslanabilir manyetik kaymaya sahip olduğu bulundu. Yapılan ek araştırmalar da gösterdi ki pi orbitalleri manyetik aromatiklikten büyük ölçüde sorumluydu.

NMR, IR ve Raman spektroskopisi de aromatiklikle ilgili daha fazla kanıt sağladı.

Velian ve Cummins buldukları Grup 15 anyonik halkalılarının alışılmadık aromatik bir molekül olduğunu birçok açıdan ispatladılar. Sentezleri organometalik karşıt iyon varlığında fosfor-antrasen’in tepkiyen ve azit iyonu kaynağı olarak kullanılmasının kombinasyonunu içeriyor. Bu sayede de hedeflenen bileşiğin tek adımda sentezlenmesi mümkün oluyor. Dahası, bu araştırma fosfor-fosfor pi bağının basit düzlemsel molekülde çalışılması imkanını da sunuyor.

 

---

Kaynak: "Synthesis and characterization of P2N3-: An aromatic ion composed of phosphorus and nitrogen" Science, DOI: 10.1126/science.aab0204

---