Химики синтезировали молекулярные турникеты
Химики из Пекинского Института химии и педагогического университета Китайской академии наук синтезировали новые соединения из класса «молекулярных турникетов». Молекула складывающаяся из нескольких циклических фрагментов способна вращаться либо замирать в зависимости от наличия в растворе катионов серебра либо палладия. Изучение размещено в Journal of Organic Chemistry.
Молекулы синтезированного вещества складываются из трех функциональных фрагментов — двух частей «статора» и одного «ротора». В роли последнего играется полициклическая конструкция триптицена, складывающаяся из трех «лепестков» — фрагментов бензола, прикрепленных к центральному основанию. «Статоры» — два пиридиновых фрагмента, прикрепленных к различным финишам «оси ротора». В отличие от бензола, в пиридине один из атомов углерода заменен на азот, талантливый легко образовывать связи с атомами металлов, благодаря чему авторам и удалось переключать состояния молекулы.
Разные конфигурации трех синтезированных роторов. Guangxia Wang et al. / JOC, 2016
Принцип работы молекул-турникетов. Guangxia Wang et al. / JOC, 2016
В то время, когда в растворе присутствуют ионы Ag либо палладия, «статоры» связываются с ними, образую твёрдый контур. Отталкивание между атомами различных фрагментов молекулы мешает «ротору» повернуться и размещение «лепестков» выясняется зафиксированным. Авторы отмечают, что наилучшая фиксация достигается при применении катионов палладия, более прочно связывающихся со «статорами».
Различить закрытые и открытые состояния между собой химики смогли посредством способов ядерного магнитного резонанса.
Схема синтеза. Guangxia Wang et al. / JOC, 2016
Синтез соединений происходил в шесть препаративных стадий. Первые две стадии представляли собой получение «ротора». Сперва к плоской молекуле дибромантрацена (три «склеенных» в линий бензольных кольца с двумя помощниками в центре) присоединяли будущую «ось» — два ацетиленовых фрагмента.
После этого посредством реакции Дильса-Альдера присоединяли к центральному кольцу антрацена фрагмент дегидробензола. Следующие стадии заключались в присоединении «и» синтезе статора его к «оси». «Молекулярные турникеты» были белыми порошками.
Авторы отмечают, что подобные соединения владеют двумя стабильными состояниями — открытым и закрытым. Это свойство возможно применять для хранения информации в единичных молекулах. Подобные «переключаемые» молекулы изучаются многими коллективами химиков.
В частности, подобным образом устроены ротаксаны, талантливые трудиться, к примеру, как «молекулы-насосы».
Создатель: Владимир Королёв