Супердлинный молекулярный серпантин

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2018, №1)

pic_2018_01_16-1.jpg

Исследователям удалось изогнуть молекулу ацена на рекордные 170°

Международная группа исследователей из немецкого Университета Мюнстера и Академии наук КНР сообщают о синтезе самого длинного на сегодня твистацена — декатвистацена («Angewandte Chemie. Int. Ed.», 2017, 56, 48, 15373—15377, doi: 10.1002/anie.201709342).

Твистацены — это разновидность аценов, то есть соединений, состоящих из расположенных линейно ароматических колец (как в нафталине, антрацене), только в отличие от аценов их молекулы закручены вдоль основной оси. Пространственная структура твистаценов напоминает ленточку серпантина на новогодней елке.

По сравнению с плоскими аценами, которые можно считать мельчайшими полосками графена, твистацены не столь привлекательны для химиков, физиков и материаловедов. Дело в том, что из-за кривизны их гораздо сложнее синтезировать. Тем не менее твистацены тоже интересны: они более устойчивы, чем их плоские родственники, лучше растворяются и обладают электронными свойствами, которые позволяют применять их в молекулярных полупроводниковых устройствах. Наиболее примечательное свойство твистаценов состоит в том, что скрученная пиноэлектронная система этих молекул способствует проявлению у них асимметрии, важной для применения в нелинейных оптических системах.

Самый длинный твистацен — декатвистацен уникален еще и тем, что у него самый большой угол скручивания — 170°, это бьет прежний рекорд в 144°, зафиксированный для молекулы скрученного пентацена («Journal of the American Chemical Society», 2004, 126, 11168—11169; DOI: 10.1021/ja046576w).

Несколько лет назад химики обнаружили, что подобную скрученную структуру можно стабилизировать имидными группировками («Journal of the American Chemical Society», 2011, 133, 18054—18057; DOI: 10.1021/ja207630a). Именно это позволило авторам данной статьи — Яну Ли, Торстену Винандсу и их коллегам синтезировать твистацены с большой длиной основной цепи. Введя в структуру получаемого соединения объемные стабилизирующие группы с помощью реакций кросс-сочетания (катализаторы — соединения палладия) и активировав связи углерод-водород, китайско-немецкая исследовательская группа без проблем получила декатвистацен и меньший по размеру его аналог гексатвистацен. Оба соединения — устойчивые твердые вещества, их удалось перекристаллизовать и получить монокристаллы, которые изучили с помощью рентгеноструктурного анализа. Кристаллы гексатвистацен ярко-красные, а декатвистацена — темно-пурпурные.

Используя совокупность экспериментальных и теоретических методов, химики изучили оптоэлектронные свойства гекса- и декатвистацена. Они вполне могут быть полупроводниками n-типа (в таких полупроводниках основные носители заряда — электроны проводимости). Иными словами, это исследование может открыть новый несложный способ получения хиральных графеновых нанолент, потенциальных конструктивных элементов молекулярной электроники.

Разные разности

12.09.2018 18:00:00

Сотрудники геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова провели исследования арктического кратера на полуострове Ямал, выяснили причину его образования и открыли новое геологическое явление, ранее известное только для ледяных планет и планетоидов.

>>
07.09.2018 10:00:00

Сотрудник кафедры зоологии позвоночных МГУ имени М.В. Ломоносова в ходе международной экспедиции нашёл и описал новый вид тонконогих чесночниц. Вид назвали Leptobrachium tenasserimense.

>>
04.09.2018 10:00:00

...возможно, на Марсе есть подледное озеро жидкой воды шириной 20 км...


...редактирование геномов с помощью CRISPR-Cas9 может вызывать обширные делеции и геномные перестройки, затрагивающие многие тысячи нуклеотидов и потенциально патогенные...


...гугл-очки с функцией распознавания эмоций по выражению лица снижают проявления аутизма у детей...


>>
31.08.2018 10:00:00

Однозначно ответить на вопрос, какая сила позволяет паукам летать на своей расправленной паутине, никто не может почти двести лет. Похоже на электрическое явление, но никто пока что не собрался изучить связь паука с электричеством. Этот промах исправили Эрика Морли и Дэниэл Роберт из Бристольского университета.

>>
29.08.2018 13:00:00

Ответ на вопрос, заданный в заголовке, искали орнитологи во главе с Мартином Найфеллером из Базельского университета. Правда, не для всех птиц, а для тех, что уничтожают вредителей садов и огородов.

>>