Химики, работающие во Франции, разработали простой метод синтеза молекул [3]ротаксанов, которые потенциально могут найти применение для разработки «умных материалов» и молекулярных машин. Новый метод, основанный на использовании ионов металлов в виде шаблонов позволит получать [3]ротаксаны и близкие с ними по структуре соединения с большими выходами.

«Вдеть две нитки в одно ушко» – процесс, координируемый лигандами у металлоцентра в октаэдрическом окружении, комплекс металла с ротаксаном деметаллизируется, образуя свободный [3]ротаксан. (Рисунок из JACS, 2009. DOI: 10.1021/ja809267z)

Ротаксаны представляют собой класс соединений, состоящий из гантелеобразного стержня, на который «надет» циклический компонент. Ротаксаны привлекают внимание исследователей в последнее десятилетие главным образом тем обстоятельством, что изменение ими формы в ответ на внешние воздействия может послужить для создания молекулярных машин, предназначенных, например, для хранения и передачи информация.

В общем случае название ротаксана определяется числом компонентов, из которого он собран. Так, ротаксан, состоящий из одного стержня и одного цикла, называется [2]ротаксан. Таким образом, [3]ротаксан должен состоять или из одного стрежня и двух колец или из двух стержней и одного кольца. Получение ротаксанов последнего типа (в цикл которых продето два стрежня) представляет собой очень сложную задачу.

Александр Приходько (Alexander Prikhod'ko) и Жан-Пьер Саваж (Jean-Pierre Sauvage) из Университета Луи Пастера в Страсбурге обнаружили, что синтез [3]ротаксанов может быть существенно упрощен при использовании ионов металлов.

Исследователи взяли две «заготовки» для ротаксановых стержней, макроцикл и связали между собой стрежни с помощью ионов кобальта таким образом, что оба стержня были продеты в один макроцикл. На следующем этапе стержни были модифицированы объемными заместителями – «стопорами», предотвращающими выход стержней из макроцикла. На заключительном этапе синтеза происходило удаление ионов металлов и образование свободных, не содержащих металл молекул [3]ротаксана.

Приходько отмечает, что «красота» синтеза определяется правильным подбором молекул-предшественников и ионов, способствующих совместной организации компонентов в супрамолекулярную систему. Он добавляет, что группе Саважа потребовалось несколько лет для того, чтобы найти правильный подход к синтезу [3]ротаксана.

Источники: