Новости химической науки > Кольца ротаксанов изолируют молекулярные провода

Линейные стержнеобразные молекулы, состоящие из атомов углерода, связанных чередующимися одинарными и тройными связями – полиины, давно привлекают внимание химиков и как новый тип углеродных структур, и как молекулярные провода.

Сразу двум исследовательским группам независимо друг от друга удалось стабилизировать полиины, продев их через молекулярные кольца – макроциклы и получив при этом ротаксан. Такой подход открывает широкие возможности применения полиинов в качестве молекулярных проводов в молекулярных электронных устройствах.

Поскольку полиины, состоящие более, чем из четырех атомов углерода, крайне реакционноспособны, исследователям удавалось наблюдать их только в растворах с чрезвычайно низкой концентрацией полиина. В последние годы нескольким исследовательским группам удалось получить полиины, в которых оба конца были экранированы объемными молекулярными группами, например – «супертритильной» группой – (трис(3,5-ди-трет-бутилфенил)метильной), однако по мере удлинения цепи полиина такой тип защиты уже не может стабилизировать молекулярный провод.

Рисунок из Chem. Comm., 2012, DOI: 10.1039/c2cc33321j

Исследователям из групп Гарри Андерсона (Harry Anderson) из Оксфорда и Джона Гладыша (John Gladysz) из Сельскохозяйственного Университета Техаса удалось одновременно и независимо друг от друга получить длинные цепи полиинов, защищенные и изолированные от взаимодействия с другими частицами с помощью макроцикла, надетого на стержень полиина. Обе исследовательские группы использовали один и тот же макроцикл и очень близкие условия реакции – образование ротаксана облегчалось за счет иона меди, координированного в полости макроцикла.

В качестве ротаксанового стержня Гладыш использовал цепочку их восьми атомов углерода, экранированную с обоих концов платинасодержащими металлоорганическими фрагментами [1]. Молекулярные провода, полученные Андерсоном, содержат от восьми до двадцати атомоы углерода, и стабилизирующими концевыми группами в данном случае являются углеводородные, супертритильные группы [2].

Строго говоря, мысль о том, что ротаксаны могут быть использованы для стабилизации или солюбилизации полииновых цепей большого размера, была высказана относительно давно, однако найти синтетический путь к ее воплощению удалось только сейчас. Исследователи из обеих групп смогли охарактеризовать ротаксаны с помощью широкого набора физических методов, включая рентгеноструктурный анализ и ЯМР.

Стив Голдап (Steve Goldup) из Университета Лондона высоко оценивает работы обеих исследовательских групп и отмечает, что исследователи практически независимо разработали удобный и гибкий метод синтеза новых стабилизированных материалов для молекулярной электроники; разработанные ими подходы вполне смогут оказаться полезными для систематической наработки и изучения свойств полиинов и родственных им потенциальных компонентов молекулярных компьютеров будущего.

Жан-Франсуа Ниренгартен (Jean-François Nierengarten) из Университета Страсбурга также высоко оценивает работы и добавляет, что разработанный синтетический подход сможет, в конечном итоге, позволить получить давно предположенную теоретически, но пока еще недоступную синтетически аллотропную модификацию углерода – карбин.

Источники: [1] Chem. Comm., 2012, DOI: 10.1039/c2cc33321j; [2], Org. Lett., 2012, DOI 10.1021/ol301392t

метки статьи: #молекулярная электроника, #нанотехнологии, #органическая химия, #органический синтез, #супрамолекулярная химия