Новости химической науки > взаимодействие хлорангидридов кислот с поверхностью кремния

Новый метод функционализации и модификации поверхности кремния позволит учёным селективно прививать к ней амины, спирты и белки, сообщают исследователи из Университета Брайема Янга, Прово, штат Юта (Langmuir 2005, 21, 2093).

«Нами впервые показано, что хлорангидриды кислот реагируют с поверностью кремния, приводя к образованию монослоёв хемосорбированных алкильных групп и атомов хлора», - говорит профессор Мэттью Р. Линфорд, руководитель научной группы. «Таким образом, мы имеем быстрый прямой метод для функционализации поверхности кремния важнейшей функциональной группой – активированной карбоновой кислотой».

Также этой научной группой было показано, что хемосорбированные хлорангидриды кислот реагируют с аминогруппами аминов и белков.

Поверхность кремния: кластер Si₉H₁₂, сперва вырывает атом хлора из бутаноилхлорида, а затем присоединяет бутаноильный радикал. Синий: кремний, зелёный: хлор, красный: кислород, белый: водород, серый: углерод.

Этот метод использует «меченный» кремний - кремний, поверхность которого была механически повреждена движущимся по ней острием; при этом одновременно происходила и ее химическая активация. «Этот метод позволяет делать отметки на поверхности кремния в диапазоне от нанометров, с помощью атомно-силового микроскопа, до микрометров, с помощью острия грани алмаза или карбида вольфрама», - говорит Линфорд.

Реакции поверхности с адсорбатом протекают быстро и гладко, в соответствии с результатами химиков из Университета Брайема Янга. Процесс сводится к покрыванию поверхности кремния хлорангидридом кислоты и последующего её «царапания». «Реакция идёт при нормальнх условиях, с веществами, не прошедшими ни дегазирование, ни другие специальные методы подготовки», - отмечают исследователи.

Механизм образования алкильного монослоя предложен на основании результатов исследований с использованием фотоэлектронной рентгеновской спектроскопии и времяпролётной масс-спектрометрии. Активированная поверхность кремния сначала «выдирает» атом хлора из хлорангидрида, с образованием связи Si-Cl. Образующийся ацильный радикал реагирует с поверхностью и формирует монослой.

Хлорангидриды монокарбоновых кислот, таких как бутаноилхлорид, образуют монослои, покрытые метильными группами; хлорангидриды дикарбоновых кислот – например, субероилхлорид [ClCO(CH₂)₆COCl] – образуют монослои, покрытые ацилхлоридными фрагментами.

Также была исследована активность аминов в реакции с монослоями, покрытыми хлорангидридными фрагментами, на примере октиламина, морфолина, пиперазина и альбумина. Было показано, что выход в этих реакциях растёт с увеличением концентрации амина.

Источник: http://pubs.acs.org/cgi-bin/jcen?langd5/21/i06/html/la047338h.html