Формирование ксенонового ацетилена

Сопоставление данных ЭПР- и ИК-спектроскопических исследований позволило нам составить приближённую схему, которая учитывает все основные процессы, и определить, какая доля атомов Н реагирует по различным направлениям (при не очень больших конверсиях):

C2 H2 ® H· + ·CCH

H· + Xe + ·CCH ® HXeCCH ( ~ 30%)

H· + Xe + ·H ® HXeH ( ~ 60%)

H· + C2 H 2 ® ·C2 H 3 ( ~ 10%)

Итак, спустя четыре месяца после обнародования предсказания теоретиков углеводород с внедрённым атомом ксенона был получен. Оказалось, что одновременно и независимо (в те же самые дни и недели) работа шла и в Хельсинки. Обе статьи, сообщающие о получении HXeC¤CH, появились в одном и том же номере „Journal of the American Chemical Society“ (примечательная синхронность, если учесть, что этот престижный химический журнал выходит еженедельно!). Финские химики, как и прежде, использовали лазерный фотолиз, причём в их распоряжении были только ИК-спектры, поэтому общая картина процессов выглядела не так ясно, как у нас. Это не помешало им, однако, не только зафиксировать молекулы HXeC¤CH, но и высказать предположение об образовании двух других частиц — радикала HXeC¤C· и молекулы HXeC¤CXeH — при больших степенях конверсии, когда начинают интенсивно протекать вторичные реакции и в матрице образуются частицы C2 в результате распада первичных этинильных радикалов. Кстати, внимательный читатель может заметить, что HXeC¤CH в некотором смысле „дальний родственник“ ионной соли, о которой шла речь в начале этой статьи. Конечно, наличие ковалентной связи Xe–H делает свойства нового соединения совсем иными и в гораздо большей мере сближает его с новой семьёй гидридов инертных газов.

Полимер с атомами ксенона в главной цепи?

А почему бы и нет…

Теперь, как говорится, лиха беда начало. Следующие углеводороды, которые могут принять в свой состав атомы ксенона, — бензол и производные ацетилена. Впрочем, ими список конечно же не исчерпывается. Вполне перспективны производные бензола и этилена с электроноакцепторными группами, некоторые гетероциклы. Наряду с внедрением по связи С–Н остаётся возможность использования связей O–H и N–H. По существу, не только экспериментаторы, но и теоретики находятся в самом начале пути.

Одна из наиболее интересных перспектив — получение длинных молекул, содержащих несколько атомов ксенона в цепи. Принципиальная возможность реализации такого варианта предсказана всё в той же работе Лунделла, Коэна и Гербера: им удалось теоретически показать, что цепочки вида H(XeC¤C)nXeH устойчивы при n = 1 и 2. Дальше просто не хватает современных расчётных возможностей, но принципиальных ограничений нет.

И в заключение несколько замечаний на общие темы

Первое — о единстве химии. История новых соединений инертных газов началась с физико-химических исследований: группа Расанена изучала динамику фотодиссоциации простых молекул в твёрдых матрицах, мы исследовали механизмы радиационнохимических превращений органических молекул. Первые находки были в значительной мере случайными. Однако вскоре финские химики, по существу, уже занимались направленным неорганическим синтезом соединений ксенона, а недавние исследования в Москве и в Хельсинки обозначили новый поворот — к органической химии. А дальше? Вполне возможно, нас ждёт прорыв в химию макромолекул или даже биологически важных соединений… Поучительный пример в век узкой специализации.

Второе — о роли химической интуиции. Казалось бы, сегодня большинство достижений химии связаны с использованием сложнейших методов и базируются на мощных вычислениях. Тем не менее найти ключ помогает очень простая догадка — то, что мы иногда называем интуицией химика. Скорее всего, именно такая интуиция сработала у молодого аспиранта Мики Петтерсона. Квантово-химические расчёты высокого уровня, дорогие эксперименты с изотопномечеными соединениями — всё это очень важно, но они были потом.