Um grupo de pesquisa da Universidade de Hokkaido demonstrou com sucesso que as ligações covalentes carbono-carbono (C-C) se expandem e se contraem de forma flexível em resposta à luz e ao calor. Esta flexibilidade inesperada das ligações C-C pode conferir novas propriedades aos compostos orgânicos.

Rígido e robusto, As ligações covalentes C-C são a estrutura mais básica em compostos orgânicos e biológicos. Compreender sua natureza é essencial para melhorar nosso conhecimento dos fenômenos químicos.

Usualmente, o comprimento da ligação C-C é quase constante. Os pesquisadores, Contudo, conduziram este estudo na premissa de que ligações C-C extremamente alongadas são fracas, e assim pode expandir ou contrair em resposta a estímulos externos. O grupo projetou e sintetizou compostos que se ciclizam para formar estruturas semelhantes a gaiolas quando expostos à luz. Eles investigaram como a transformação estrutural influencia o comprimento das ligações C-C nos núcleos dos compostos.

Os pesquisadores descobriram que as ligações simples C-C no núcleo se contraem de forma flexível durante a fotociclização. Eles também descobriram que a ciclização pode ser revertida por aquecimento, e as ligações C-C se expandem conforme os compostos voltam ao estado original. O uso de monocristais dos compostos como análogos possibilitou aos pesquisadores observar diretamente sua flexibilidade e elucidar facilmente sua estrutura em detalhes.

Esta é a primeira vez que o processo de expansão e contração das ligações C-C foi observado diretamente. Os cientistas concluíram que este é um fenômeno novo, em que as ligações C-C obtiveram flexibilidade quando foram alongadas até o limite, diminuindo a energia de ligação. Além disso, eles mostraram que o potencial de oxidação do composto mudou em mais de 1 volt devido à expansão e contração reversíveis da ligação C-C extremamente alongada, sugerindo uma nova propriedade relacionada à flexibilidade do título.

Os pesquisadores dizem que a síntese de compostos com ligações ainda mais longas pode levar a mais funções por meio de respostas únicas ou grandes mudanças em suas propriedades. Esta pesquisa desafiadora, com o objetivo de quebrar o recorde de duração da ligação simples C-C, desempenha um papel no desenvolvimento de materiais que podem ser ativados / desativados por um novo modo de resposta.

Os pesquisadores são Takuya Shimajiri, Professor Takanori Suzuki e Professor Assistente Yusuke Ishigaki do Departamento de Química da Universidade de Hokkaido. Os resultados de seu estudo foram publicados em Angewandte Chemie International Edition em 30 de setembro, 2020. Este trabalho segue seu estudo em 2018, em que o grupo sintetizou um composto orgânico com um comprimento de ligação C-C recorde de mais de 0,18 nanômetros, em comparação com o padrão de 0,154 nanômetros.