Hokkaido Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, karbon-karbon tekli bağının güçlü ve istikrarlı şeklini inceliyor.

Karbon, belki de periyodik tablodaki en çok yönlü elementlerden biridir. Karbon çok yönlülüğünün benzersiz elektron yapılanmasının, doğadaki en sağlam maddeyi ve aynı zamanda da atomik olarak en ince katmanların en zayıf maddeyi oluşturmasına olanak verdiğini, kâğıt üzerinde sürüklenerek kolaylıkla fırçalanabilmesinden biliyoruz. Yalnız kendine bağ yapmadığında, sayısız molekül ve bileşiğin ortaya çıkmasına neden olur; bunlar olmadan bildiğimiz şekliyle yaşam var olamaz. Bunların hepsi mümkün çünkü karbon-karbon tekli bağları (C-C), kimyagerler tarafından en kararlı ve sağlam bağlardan biri olarak bilinirler. Bu, kovalent bağları çok daha esnek olabilen diğer atomların aksine, karbon-karbon tekli bağlarına, bilinen en kararlı bağ uzunluklarından birini verir; gergin kablolardan çok yaylara benzer.

Ama yakın zamanda araştırmacılar, C-C bağına karşın bu görüşün bir zamanlar düşünüldüğü gibi basit olmadığını keşfettiler. Angewandte Chemie’de yayınlanan bir makalede, Yusuke İshigki ve Hokkaido Üniversitesi’ndeki ekibi, kovalent karakterlerini korurken benzeri görülmemiş uzunluklara uzanabilen ve büzüşebilen C-C kovalent bağlarını ilk kez gösteren bir bileşik sentezledi.

Kimyasal bağın doğası, uzun zamandır teorisyenlerin tartıştığı bir konu olmuştur. Mevcut ana iki tür bağ üzerinde geniş bir fikir birliği varken -atomlar iyonik veya kovalent olarak bağlanabilir- diğer türdeki bağlar (metalik, hidrojen, moleküller arası) bu iki farklı bağ türünün basit resmini karmaşıklaştırabilir ve iyonik ve kovalent bağ arasındaki sınır daha az belirgin hale gelir. Bu karışıklığa rağmen, C – C tekli bağıyla basit bir bölgede olduğumuzu düşündük; İshigaki’nin ekibi bu basitliği söndürmüş olabilir.

Ölçtükleri C – C bağları, C – C bağı için normal olan 0,154 nm’ye kıyasla 0,18 nm’yi aştı. Bu, kulağa sadece küçük bir değişiklik gibi gelebilir, ancak organik kimya bağlamında, bu büyüklükteki değişim bir kimyasalın yapısı ve dolayısıyla özellikleri üzerinde çok büyük etkilere sahip olabilir.

İshigaki’nin ekibi, bu bağ esnekliğini, ışığa maruz kaldığında kafes benzeri bir yapıya (siklize) dönüşen organik bir bileşik tasarlayarak ve sentezleyerek buldu.     Daha sonra, X-ışını analizi ve Raman spektroskopisini kullanarak bu molekülün çekirdeğindeki iki belirli karbon atomu arasındaki bağ uzunluğuna odaklandılar ve bu siklizasyon sürecinin bu bağı daralttığını buldular. Isıtma ile bu işlem tersine çevrilebilir ve bu C – C bağı sayısını arttırır.

Araştırma grubu tarafından sentezlenen ve analiz edilen moleküller. Yeşil ve mavi, esnek C – C tekli bağ ve bağ uzunluğudur. (Takuya Shimajiri, Takanori Suzuki, Yusuke İshigaki, Angewandte Chemie Uluslararası Baskı, 2020, 2010615)

İshigaki ve ekibi bunun tamamen yeni bir olgu olduğuna inanıyor. Görünüşe göre bağ esnekliği bileşiğin ortaya çıkan özelliklerini şekillendirdiğinden dolayı karbon kimyası anlayışımızı kökünden değiştirebilme potansiyeli var. C – C bağının bu tersinir genişlemesi ve daralmasının bileşiğin oksidasyon potansiyelini 1 eV (elektron volt)’den fazla değiştirdiğini bulmuşlardır.

Araştırmacılar, daha uzun C-C bağlarına sahip bileşiklerin sentezlenmesinin, özelliklerinde yaşanacak büyük değişiklikler yoluyla daha beklenmedik karakteristik özelliklere ve uygulamalara yol açabileceğini söylüyorlar.

Organik kimya alanı; malzeme bilimi, tıp ve yaşam bilimi dünyasını değiştiren daha şaşırtıcı ve önemli özelliklere sahip çok sayıda bileşiğin oluşturulmasını sağlamıştır. Tüm bu ilerlemeler, bağlayıcı özelliğinin açık ve katı olduğunu varsaydığımız bir elementle yapıldı. Bu yeni sonuç ve sadece bu bileşik üzerindeki etkileri ile henüz keşfedilmemiş organik bileşiklerin ihtimali bile hayal gücümüzün sınırlarını zorlayabilir.

Kaynak: Advanced Science News

Yazar: Kieran O’Brien

Çeviren: Uğur Mete Eren

Düzenleyen: Can Güzel