Супердлинный молекулярный серпантин

А.И. Курамшин

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
Желтки против пожелтения
Пробы красочного слоя, взятые с картин художников эпохи Возрождения, показали, что в них помимо пигментов и масла присутствуют еще и небольшие следы белка, который мог попасть в краску вместе с желтком. Действительно точно известно, что Леонардо да&n...
Споры против полиуретана
Ученые создали биоразлагаемый материал с помощью почвенных штаммов бактерии Bacillus subtilis, способных разрушать термополиуретан. Решение очень простое — подмешать бактерии к полимерам. Причем не сами бактерии, а их споры, которые остаютс...
Бактериофаги против дезодорантов
Метагеномный анализ кожной флоры позволил найти главного злоумышленника, виновного в резком запахе пота — это бактерии Staphylococcus hominis. Но можно ли от них избавиться, не убивая другие кожные бактерии? Исследователи предложили логичное реш...
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...