Z teorie do zkumavky

Ne ale tak jak ho známe běžně, nýbrž ve formě sloučenin, z nichž některé mají unikátní vlastnosti. Příprava a studium takových látek se staly středem zájmu skupiny prof. Petra Štěpničky z katedry anorganické chemie Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy.

Komplexní sloučeniny jsou látky, které obsahují centrální atom, na který je vázáno různé množství tzv. ligandů, což jsou další atomy nebo celé molekuly. Známé jsou prakticky odjakživa, ale jejich struktura byla vysvětlena až na konci 19. století. Od té doby je o jejich výzkum velký zájem a jejich studiu se věnuje spousta vědců po celém světě, a to hlavně díky jejich širokému využití od průmyslových procesů katalýzy až po farmacii ale také výskytu v organismu, kde je komplexní sloučeninou například hemoglobin.
Tým prof. Štěpničky se zaměřil na vzácné komplexy, v jejichž středu stojí zlato a v ligandech vystupuje kyslík. Atomy zlata mají navíc jednu, mezi kovy unikátní, schopnost, a to tvorbu slabých interakcí mezi sebou navzájem, což má vliv na vlastnosti a strukturu sloučenin, ve kterých se vyskytují.

Zájem o tyto sloučeniny pramení ze starších studií chování zlata v podobných molekulách. První důkazy o slabých interakcích zlata pocházejí již ze 70. let minulého století, potvrzeny však byly až roku 1988. Poté byl rozpoznán i jejich vliv na neobvyklou strukturu některých sloučenin, které zlato obsahovaly.

 V rámci výzkumu tým vědců připravil a zkoumal více sloučenin, jedna z nich byla však skutečně unikátní. Jedná se o klastr se sedmi atomy zlata ve svém středu, které jsou navzájem vázány slabými interakcemi. Jedinečnost této látky spočívá nejen v jeho vlastnostech jako je například stabilita, ale hlavně v dosavadní existenci pouze v teorii. Tato sloučenina byla totiž v minulosti předpovězena, ale její příprava se podařila úplně poprvé. Reakce, kterou tato látka vznikla je navíc zcela reprodukovatelná.

Nevídaná je samotná struktura této látky. Slabé interakce mezi atomy zlata poskytují takovou stabilizaci, že molekula nepotřebuje žádné další stabilizující můstkové ligandy, jak bývá u takto velkých a komplikovaných molekul obvyklé, což potvrzuje Dr. Schulz, který klastr připravil. 

Prvně připravená sloučenina však není to jediné, co se vědcům podařilo. Studium dalších komplexů zlata taktéž přineslo mnoho zajímavých poznatků. Zvláštní pozornost upoutala jejich nezvykle silná schopnost tvorby nových vazeb mezi uhlíkem a zlatem (tzv. auto-aurace). To vedlo k rozšíření studie směrem k dalším komplexům. Některé z nich jsou opět strukturně unikátní právě díky schopnosti tvorby zmíněných vazeb, kterou mají opět na svědomí slabé interakce mezi atomy zlata. Ukazuje se tak, že tyto interakce, ač poměrně slabé, mají v komplexech opravdu velkou moc. 

Výsledky studie tak ilustrují unikátní reaktivitu zkoumaného typu komplexů způsobenou jedinečnou kombinací centrálního atomu zlata obklopeného kyslíkatými ligandy a ligandy obsahujícími ferrocen, což je další komplexní sloučenina obsahující železo a organické ligandy. To vedlo ke vzniku nevídaných struktur včetně unikátního klastru sedmi atomů zlata.