Молекулярный гироскоп
 | В этой статье отсутствует информация о потенциальных приложениях. ( октябрь 2014 г. ) |
Молекулярные гироскопы — химические соединения или супрамолекулярные комплексы, содержащие ротор , свободно перемещающийся относительно статора и поэтому действующие как гироскопы . Хотя любая одинарная или тройная связь позволяет химической группе свободно вращаться, соединения, называемые гироскопами, могут защитить ротор от взаимодействий, например, в кристаллической структуре с низкой плотностью упаковки. [2] или физически окружив ротор, избегая стерического контакта. [3] Качественное различие можно провести на основе того, превышает ли энергия активации, необходимая для преодоления вращательных барьеров, доступную тепловую энергию . Если требуемая энергия активации превышает доступную тепловую энергию, ротор подвергается «обмену мест», дискретными шагами перескакивая между локальными минимумами энергии на поверхности потенциальной энергии . Если тепловая энергия достаточно выше, чем та, которая необходима для преодоления барьера вращения, молекулярный ротор может вести себя скорее как макроскопическая свободно вращающаяся инерционная масса. [2]
Например, несколько исследований, проведенных в 2002 году с использованием п - фениленового с переменной температурой (VT), ротора, показали, что некоторые конструкции, использующие твердотельные устройства 13 C CPMAS и квадруполярное эхо 2 H ЯМР смог обнаружить скорость двухцентрового обмена 1,6 МГц (более 10 6 /секунду при 65 °C), описываемый как «удивительно быстрый для фениленовой группы в кристаллическом твердом веществе», со стерическими барьерами 12–14 ккал / моль . Однако трет -бутильная модификация ротора увеличила скорость обмена более чем на 10 8 в секунду при комнатной температуре, а скорость инерционного вращения п -фенилена без барьеров оценивается примерно в 2,4 х 10 12 оборотов в секунду . [2]
| Год издания | Ротор | Статор | Связь | Ссылка |
|---|---|---|---|---|
| 2002 | тыквенный[5]урил | тыквенный[10]урил | нековалентный | [1] |
| 2007 | п - фенилен | две м -метоксизамещенные тритильные группы | тройные облигации | [2] |
| 2007 | п -фенилен | тритиловый каркас с тройным мостом | тройные облигации | [4] |
| 2010 | галогензамещенный п - фенилен | силаалкановые цепи | одинарные облигации | [3] |
| 2014 | п -фенилен | тритильные группы, соединенные фотоактивным азобензольным мостиком | тройные облигации | [5] |
| 2015 | H–Pt–H | две три- трет -бутилфосфиновые группы | Pt-P связи | [6] |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Дэй, Энтони И.; Бланч, Родни Дж.; Арнольд, Алан П.; Лоренцо, Сьюзен; Льюис, Гарет Р.; Танец, Ян (2002). «Гироскан на основе кукурбитурила: новая супрамолекулярная форма». Энджью. хим. Межд. Эд . 41 (2): 275–277. doi : 10.1002/1521-3773(20020118)41:2<275::AID-ANIE275>3.0.CO;2-M .
- ^ Jump up to: а б с д Тинь-Альфредо В. Хуонг; Хун Данг; Питер Д. Яровский; Эмили Ф. Маверик и Мигель А. Гарсия-Гарибай (2007). «Вращательная динамика в кристаллическом молекулярном гироскопе при переменной температуре». 13 С ЯМР, 2 H-ЯМР, дифракция рентгеновских лучей и расчеты силового поля » (PDF) . J. Am. Chem. Soc . 129 (4): 839–845. doi : 10.1021/ja064325c . Архивировано из оригинала (PDF) в 2014 г. - 04 Проверено октября 2014 г.
- ^ Jump up to: а б Ватару Сетака; Соитиро Омидзу; Мицуо Кира (2010). «Молекулярный гироскоп, имеющий галогензамещенный п -фениленовый вращатель и силаалкановые цепные статоры». Химические письма . 39 (5): 468–469. дои : 10.1246/кл.2010.468 .
- ^ Хосе Э. Нуэс; Арункумар Натараджан; Саид И. Хан и Мигель А. Гарсия-Гарибай (2007). «Синтез трехмостового молекулярного гироскопа с помощью стратегии направленной меридиональной циклизации» (PDF) . Орг. Летт . 9 (18): 3559–3561. дои : 10.1021/ol071379y . Архивировано из оригинала (PDF) 6 октября 2014 г. Проверено 4 октября 2014 г.
- ^ Патрик Комминс и Мигель А. Гарсия-Гарибай (2014). «Фотохромный молекулярный гироскоп с вращательными состояниями твердого тела, определяемыми азобензольным мостиком». Дж. Орг. Хим . 79 (4): 1611–1619. дои : 10.1021/jo402516n .
- ^ Эрнест Прак; Кристофер А. О'Киф; Джереми К. Мур; Анхель Лай; Алан Дж. Лох; Питер М. Макдональд; Марк С. Конради; Роберт В. Шурко; Ульрих Фекль (2015). «Молекулярный ротор, обладающий «спицей» H–M–H на «оси» P–M–P: транс-дигидрид платины (II) быстро вращается даже при 75 К». Дж. Ам. хим. Соц . 137 (42): 13464–13467. дои : 10.1021/jacs.5b08213 .