Met een gecombineerde STM-AFM-naald zijn gehalogeneerde arenen fysiek uitgekleed tot arynen. En nu weten we eindelijk ook een beetje hoe zulke arynen er uit zien, schrijven Zwitserse en Spaanse onderzoekers in Nature Chemistry.

Zo’n aryn is een organisch molecuul met een aromaatring die twee van zijn waterstofatomen mist, zodat er een driedubbele C-C binding in komt te zitten. Dat zulke ringen bestaan wordt al sinds 1902 vermoed, en ze gelden als tussenstap in heel wat organische syntheses. Maar alleen op papier, want ze reageren zo snel verder dat niemand er ooit eentje in het echt had gezien.

Vandaar dat ook niemand zeker wist hoe ze er echt uitzien. Op papier zijn er drie mogelijkheden: het is een alkyn met twee dubbele binding in de ring en één driedubbele, of het is een cumuleen met vier dubbele bindingen in de ring, of toch een diradicaal met drie dubbele bindingen en twee losse elektronen. Die laatste lijkt nogal stug maar de eerste twee kunnen het allebei zijn; je mag sowieso verwachten dat de elektronen heen en weer resoneren tussen die twee in.

Onder leiding van Diego Peña (Universidade de Santiago de Compostela) en Leo Gross (IBM Research, Zürich) zijn nu voor het eerst arynen gemaakt die wél lang genoeg goed bleven om ze te zien. Het lukte door losse moleculen van een ortho-dijodiumareen (als onderdeel van een polycyclische aromatische verbinding) vast te leggen op het (111)-oppervlak van een koperkristal, bij een temperatuur van minder dan 10 K.

Dat oppervlak was van tevoren voorzien van de dunste isolerende laag die de onderzoekers konden bedenken, namelijk twee atomen dik NaCl. Dat blijkt essentieel om arynen te stabiliseren; zonder NaCl reageren ze direct met het koper.

Vervolgens bleek het mogelijk om met een gecombineerde STM/ATM-tastnaald eerst in de STM-modus de twee jodiumatomen (met een prettig grote diameter, voor een atoom dan) er af te tikken, en vervolgens in de ATM-modus het resterende aryn in beeld te brengen.

Uit subtiele verschillen tussen de lengtes van de C-C bindingen, die je in de nogal vage ATM-opnames kunt zien, leiden de auteurs af dat de cumuleenstructuur overheerst.

bron: Nature Chemistry