Дважды положительное золото

Восстановление [Au(TPP)][PF6] до содержащего Au(II) комплекса Au(TPP). TPP — тетрафенилпорфириновый лиганд

Химики из Университета Гутенберга в Майнце выделили и изучили золото в неуловимой степени окисления +2 («Nature Chemistry», 2017, doi: 10.1038/nchem.2836).

Как написано в учебниках, для золота наиболее характерны степени окисления +1 и +3. Конечно, существуют примеры соединений, в которых золото принимает степень окисления +2, однако такое состояние для золота редкость. Двухвалентное золото можно стабилизировать, синтезировав полиядерные соединения (комплексы с несколькими металлами), а вот попытки получить моноядерные комплексы этого благородного металла в степени окисления +2 оказывались неудачными. Надо отметить, что соседи золота по Периодической системе ведут себя совершенно иначе: для находящейся в той же группе меди степень окисления +2 — наиболее устойчивое состояние. Известны стабильные производные Ag⁺², а для соседей золота слева и справа, платины и ртути, соединения с такой степенью окисления весьма типичны. Не раз высказывалось предположение, что производные Au⁺² могут образоваться как промежуточные соединения в фотохимических каталитических реакциях, однако свидетельств их существования так и не получили.

В новой работе исследователи из Института неорганической и аналитической химии Университета Гутенберга подтвердили существование интермедиатов Au⁺². Группа профессора Кати Хайнце смогла выделить и изучить моноядерное комплексное соединение, содержащее золото в неуловимой степени окисления +2. Этот комплекс стал наконец-то найденным недостающим звеном и в гомологической серии двухвалентных ионов монетарных металлов — Cu⁺², Ag⁺², Au⁺², и в релятивистской триаде Pt⁺², Au⁺² и Hg^+2. (Релятивистскими металлами называют металлы с тяжелым, а точнее, имеющим значительный положительный заряд ядром, которое разгоняет электроны до скоростей хотя бы в 1% от скорости света, когда их движение и распределение по орбиталям уже нельзя описывать, не прибегая к специальной теории относительности.)

Стабилизировать реакционноспособный ион золота (+2) удалось в полости азотсодержащего лиганда порфиринового ряда. Порфирины довольно распространенные лиганды: зеленый пигмент растений хлорофилл — это комплекс производных порфирина с магнием, в состав гемоглобина, отвечающего за транспорт кислорода по кровеносной системе, также входит железо, стабилизированное порфирином. Ион Au⁺², окруженный порфирином, не может вступать в свои обычные реакции, а именно образовывать полиядерные соединения и диспропорционировать на Au⁺ и Au⁺³.

Эта хитрость впервые позволила детально исследовать производные двухвалентного золота. Интересно, что четыре порфириновых атома азота, связанные с Au⁺², не образуют плоский квадрат с одинаковым межатомным расстоянием Au–N для всех четырех связей, как в аналогичных комплексах двухвалентных меди, серебра, платины и ртути. В порфириновом комплексе золота происходит ромбическое искажение плоского квадрата и образуется пара длинных и пара коротких связей Au–N. Такое уникальное строение порфиринового комплекса золота исследователи объясняют релятивистскими свойствами золота.

Новый комплекс золота (+2) получили из производных трехвалентного золота, а некоторые из них — мощные противоопухолевые препараты. Это побудило авторов работы изучить биологическую активность и производных Au⁺². Оказалось, что порфириновый комплекс двухвалентного золота при контакте с воздухом образует активные формы кислорода — ионы кислорода, свободные радикалы и перекиси, которые, как известно, вызывают апоптоз, или программируемую клеточную смерть. Хайнце планирует продолжить исследования производных двухвалентного золота — интересны и фундаментальные свойства пока еще экзотического для химиков объекта, и новые области практического применения производных Au⁺².