Поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ) — це тип органічних молекул, які містять плавлені кільця, виготовлені з хімічного бензолу. Вчені вважають, що ПАВ відповідальні за хімічні процеси, які зрештою призводять до утворення сажі та інших вуглецевих наночастинок на Землі та навколо та між зірками в далекому космосі. На Землі ПАВ частково утворюються через неповне згоряння вугілля, нафти та інших речовин і завдають шкоди здоров’ю людини.
У всьому Всесвіті на ПАВ припадає до 30% усього вуглецю навколо зірок, міжзоряних хмар або планет. Проте вчені не до кінця розуміють роль реакцій за участю двох вільних радикалів у формуванні ПАВ в екстремальних умовах. Вільні радикали — це молекули з неспареним електроном, який делокалізований щонайменше на трьох атомах. У дослідженні, опублікованому в журналі Chemical Science, дослідники провели експерименти, щоб з’ясувати, як прототип ПАВ — нафталін — може утворюватися в результаті реакцій, що відбуваються в газовій фазі речовини.
Результати дають фундаментальні знання про процеси, які можуть утворити найпростіший представник ПАВ нафталін — ключовий інгредієнт нафталіну. Дослідники виявили, що ця реакція може відбуватися в газовій фазі через реакцію радикалів, які знаходяться в полум’ї горіння та в просторі навколо багатих вуглецем зірок. Це дає нові фундаментальні знання про хімію та вуглецевий баланс нашої галактики.
Поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ) і частинки сажі, що утворюються від них, є небажаними побічними продуктами в процесах згоряння викопного палива, але вчені не мають повного розуміння фундаментальних механізмів їх утворення. Ізомерне селективне виявлення продукту показує, що реакція резонансно стабілізованих бензильного (C7H7) і пропаргілового (C3H3) радикалів синтезує найпростіший представник ПАВ — молекулу ароматичного нафталіну Хюккеля 10p (C10H8).
Отримання нафталіну в газовій фазі дає радикально нову концепцію реакції згоряння відповідних пропаргілових радикалів з ароматичними радикалами, що містять радикальний центр у метиленовому фрагменті (ароматичний CH2), які раніше не розглядалися як джерело ароматичних сполук у середовища з високою температурою.
Цей легкий механізм додавання пропаргілу — бензануляції (PABA) радикалів пропаргілу з іншими ароматичними радикалами CH2 крім бензилу може призвести до ПАВ вищого порядку, таких як антрацен і фенантрен. Цей висновок є фундаментальним зрушенням у сприйнятті того, що ПАВ переважно утворюються за допомогою шляхів відведення водню — додавання ацетилену (HACA) і дегідроциклізації додавання фенілу (PAC) в умовах високотемпературного спалювання.
Цей механізм PABA пропонує різноманітні та різноманітні шляхи до трьох ключових класів ароматичних вуглеводнів: аценів (ПАВ, що складаються з лінійно злитих бензольних кілець), фенаценів (ПАВ, що містять зигзагоподібно структуровані бензольні кільця) та геліценів (орто-конденсовані ПАВ, у яких бензольні кільця мають кутове кільце, утворюючи хіральні молекули спіральної форми), що наближає вчених до розуміння ароматичного всесвіту, в якому ми живемо. Джерело