Molekulární gyroskop - Molecular gyroscope

Supramolekulární komplex chloridového iontu (zeleně), cucurbit [5] uril (rotor, červeně) a cucurbit [10] uril (stator, fialová),[1] jeden z prvních hlášených molekulárních gyroskopů

Molekulární gyroskopy jsou chemické sloučeniny nebo supramolekulární komplexy obsahující a rotor který se volně pohybuje vzhledem k a stator, a proto jednají jako gyroskopy. Ačkoli jakýkoli jednoduchá vazba nebo trojná vazba povoluje a chemická skupina k volnému otáčení mohou sloučeniny popsané jako gyroskopy chránit rotor před interakcemi, jako například v a Krystalická struktura s nízkou hustota balení[2] nebo fyzickým obklopením rotoru sterický Kontakt.[3] Kvalitativní rozlišení lze provést na základě toho, zda aktivační energie k překonání rotačních bariér je vyšší, než je k dispozici Termální energie. Pokud je požadovaná aktivační energie vyšší než dostupná tepelná energie, rotor prochází „výměnou místa“ a skáče v diskrétních krocích mezi místními energetickými minimy na povrch potenciální energie. Pokud je tepelná energie dostatečně vyšší než energie potřebná k překonání bariéry proti rotaci, může se molekulární rotor chovat spíše jako a makroskopické volně rotující setrvačný Hmotnost.[2]

A p-Fenylenový rotor (červený) se otáčí na dvou acetylén (černé) nápravy mezi dvěma m-methoxy-substituované tritylové statory (modré).

Například několik studií z roku 2002 s a p-fenylen rotor zjistil, že některé struktury využívající proměnnou teplotu (VT) pevné skupenství 13C CPMAS a kvadrupolární echo 21H NMR byli schopni detekovat směnný kurz dvou stránek 1,6 MHz (přes 106/ s při 65 ° C), popsáno jako „pozoruhodně rychlé pro fenylenovou skupinu v krystalické pevné látce“, se sterickými bariérami 12–14kcal /mol. Nicméně, tert-butyl modifikace rotoru zvýšila směnný kurz na více než 108 za sekundu při teplotě místnosti a rychlost pro setrvačné otáčení p-fenylen bez bariér se odhaduje na přibližně 2,4 x 1012 otáčky za sekundu.[2]

Rok vydáníRotorStatorVazbaOdkaz
2002cucurbit [5] urilcucurbit [10] urilnekovalentní[1]
2007p-fenylendva m-methoxy-substituovaný trityl skupinytrojné vazby[2]
2007p-fenylentrojnásobně přemostěná tritylová klectrojné vazby[4]
2010halogen - substituovaný p-fenylensilaalkan řetězyjednoduché vazby[3]
2014p-fenylentritylové skupiny přemostěny fotoaktivní azobenzen mosttrojné vazby[5]
2015H – Pt – Hdva tri-tert-butylfosfinové skupinyVazby Pt – P[6]

Reference

  1. ^ A b Den, Anthony I.; Blanch, Rodney J .; Arnold, Alan P .; Lorenzo, Susan; Lewis, Gareth R .; Tanec, Ian (2002). „Gyroscane na bázi cucurbiturilu: nová supramolekulární forma“. Angew. Chem. Int. Vyd. 41 (2): 275–277. doi:10.1002 / 1521-3773 (20020118) 41: 2 <275 :: AID-ANIE275> 3.0.CO; 2-M.
  2. ^ A b C d Tinh-Alfredo V. Khuong; Hung Dang; Peter D. Jarowski; Emily F. Maverick a Miguel A. Garcia-Garibay (2007). „Rotační dynamika v krystalickém molekulárním gyroskopu s proměnnou teplotou 13C NMR, 2H NMR, rentgenová difrakce a výpočty silového pole " (PDF). J. Am. Chem. Soc. 129 (4): 839–845. doi:10.1021 / ja064325c. Archivovány od originál (PDF) dne 06.10.2014. Citováno 2014-10-04.
  3. ^ A b Wataru Setaka; Soichiro Ohmizu; Mitsuo Kira (2010). „Molekulární gyroskop s halogenovým substituentem p-Fenylenový rotátor a silaalkanové řetězové statory ". Chemické dopisy. 39 (5): 468–469. doi:10.1246 / cl.2010.468.
  4. ^ Jose E. Nuez; Arunkumar Natarajan; Saeed I. Khan a Miguel A. Garcia-Garibay (2007). „Syntéza trojnásobně přemostěného molekulárního gyroskopu strategií přímé meridionální cyklizace“ (PDF). Org. Lett. 9 (18): 3559–3561. doi:10.1021 / ol071379y. Archivovány od originál (PDF) dne 06.10.2014. Citováno 2014-10-04.
  5. ^ Patrick Commins a Miguel A. Garcia-Garibay (2014). "Fotochromní molekulární gyroskop s rotačními stavy v pevné fázi stanovenými azobenzenovým mostem". J. Org. Chem. 79 (4): 1611–1619. doi:10.1021 / jo402516n.
  6. ^ Ernest Prack; Christopher A. O’Keefe; Jeremy K. Moore; Angel Lai; Alan J. Lough; Peter M. Macdonald; Mark S. Conradi; Robert W. Schurko; Ulrich Fekl (2015). „Molekulární rotor s paprskem„ H – M – H “na„ ose “P – M – P: Platinový (II) trans-dihydrid se točí rychle i při 75 K. J. Am. Chem. Soc. 137 (42): 13464–13467. doi:10.1021 / jacs.5b08213.