模糊合理化的债券重原子隧穿

一个新的anti-aromatic系统的理论研究认为不寻常的方式他们p-bonds转向量子隧道效应。¹这些有趣的研究结果表明,尽管重原子隧穿是罕见的,其影响可以忽略不计。

量子力学隧道效应是一个过程,一个粒子穿越势垒没有足够的能量去克服它。这是一个完全量子效应基于粒子的波性质和连接到德布罗意波长,得到短为粒子的质量会更高。因此,只有最轻的粒子可隧道,并在化学这意味着除了氢几乎是不可能的。或者是我们在大学教。显然,一些非常特殊的情况下,反应屏障足够窄,一些重的原子(即non-hydrogen原子)也可以通过隧道的反应。这些罕见的情况下通常涉及活性自由基或碳烯,但可以看出在双键的转变环丁二烯现在,计算的研究塞巴斯蒂安Kozuch北德克萨斯大学的在美国,已经证明在其他anti-aromatic系统碳隧道是可能的。

最初的研究²在退化p-bond-shifting反应环丁二烯是扩展到类似的反应等一系列多环anti-aromatic碳氢化合物pentalene,heptalene和acepentalene。的反应,比如pentalene, Kozuch发现从量子力学隧道效应的贡献bond-shift反应如此之大,反应的半衰期只有几纳秒10 k -在这个温度应该永恒的半衰期没有隧道。

结果表明系统Kozuch看着看起来模糊,就像平均两个几何图形,而不是在一个明确的几何。所有的碳碳键的苯是相等的,因为它是一种芳香分子。Pentalene或环丁二烯antiaromatic,具有不同的碳碳键的长度。然而,双键交换得太快,因为隧道,他们将被视为如果他们芳香。这意味着实验结果对这些分子必须小心,”他解释说。

Kozuch接着说,这种方式非常违反直觉的反应——它在0 k,工作不应该移动——这可能打开门新的、意想不到的化学反应。

巴里·卡彭特英国卡迪夫大学的,谁是第一个解释不同寻常的债券转移环丁二烯量子隧道早在1980年代,说Kozuch的研究提出了有趣的哲学问题:我们所说的分子结构。的大部分计算化学分子的结构和性质是基于原子核的治疗经典粒子。然而,这样的工作提醒我们,细胞核是量子力学的对象。隧道的反应有多快学生“错误”前必须画一个共振箭头的可逆化学反应实际上是正确的做法?”