Student World

Základní stav dikationtu benzenu vytvořený odstraněním dvou elektronů z neutrálního benzenu má sice povahu rovinného biradikálu se dvěma nepárovými elektrony (Obr. 1, 312+), ale vlivem elektrostatického odpuzování kladných nábojů nahromaděných blízko u sebe je upřednostňována tvorba zprohýbané struktury 112+, pro kterou byla předpovězena snadná izomerizace (např. 122+ – 142+ v Obr. 1). Podobné případy kladně nabitých iontů odvozených od jiných organických sloučenin jsou obecně známy ze silně kyselého prostředí.

Je zajímavé, že dikation benzenu byl podroben bližšímu zkoumání až nyní a že se tohoto úkolu chopili právě chemici z Přírodovědecké fakulty UK v Praze. V rámci své studie demonstrovali sílu využití kombinace teoretických výpočtů s experimentálními výsledky. Podařilo se jim vyvinout také novou iontovou past, v níž byly za nízkých teplot připraveny studované dikationty obsahující ve své struktuře netečný atom helia.

Takto upravené dikationty byly v iontové pasti postupně ozařovány infračerveným zářením a byly registrovány frekvence, při nichž se atom helia z dikationtu odštěpil. Kvantově chemickými metodami byly souběžně předpovězeny teoretické frekvence, s nimiž byly výsledky experimentu srovnány. Ukázalo se tak, že po dvojnásobné ionizaci benzenu je možné zachytit dvakrát zprohýbanou strukturu s kladnými náboji na opačných koncích (Obr. 1, 112+) a částici připomínající pětiboký jehlan se vztyčeným vrcholem CH skupiny (Obr. 1, 122+). Bylo dokázáno, že nestabilní primárně tvořený dikation s šestičlenným kruhem přechází selektivně na dikationty s pyramidální strukturou.

Jak je vidět, ani dnes nejsou zdaleka všechny zdánlivě malé a jednoduché molekuly stejnoměrně probádány, zejména jde-li o vlastnosti, které s využitím současné techniky nejsou přístupné. Tato studie demonstruje na průhledném příkladu posun, jak lze získat nové poznatky vhodnou inovativní strategií experimentu v kombinaci s teoretickým modelováním problému.

Jašík, J., Gerlich, D., Roithová, J.: Probing Isomers of the Benzene Dication in a Low-Temperature Trap. J. Am. Chem. Soc. 136 (2014) 2960.