Химики разделили зеркальных двойников «лоскутов углеродного мяча»

R1lWGKRVQIc1

Создан способ разделить энантиомеры коранулена.

На фото: Взаимопревращения стереоизомеров корануленов. Желтым показаны разные заместители. Изображение: American Chemical Society

Химики из Токийского университета и исследовательского центра RIKEN обнаружили способ зафиксировать и разделить переходящие друг в друга зеркальные изомеры коранулена — вещества, представляющего собой фрагмент фуллереновой сферы. Исследование опубликовано в журнале Journal of the American Chemical Society, кратко о нем можно прочитать в пресс-релизе RIKEN.

1DW3A685Y9E1

Структурная формула коранулена без заместителей

Коранулен состоит из пяти бензольных колец, собранных в одно «суперкольцо», центр которого представляет собой пятиугольник. Из-за того, что колец пять (а не шесть, как в «куске графена», коронене), коранулен не может быть плоским. Он выгибается в сторону, и, фактически, может быть представлен как кусок сферической углеродной молекулы — фуллерена.

RxjSDxLUhYE1

Структурная формула фуллерена

Коранулен, несущий на концах разные заместители, является хиральной молекулой, то есть может существовать в форме двух изомеров, которые нельзя совместить иначе как зеркальным отражением. Однако в нормальных условиях два хиральных изомера постоянно переходят друг в друга за счет того, что молекула выгибается, словно мембрана, то в одну, то в другую сторону.

Японские химики решили заморозить этот процесс для того, чтобы можно было разделить разные изомеры коранулена и получить отдельно молекулы, условно говоря, выгнутые в одну или другую сторону. Для этого они получили производные коранулена с довольно длинными заместителями, которые на противоположной стороне от «полусферы» собирались в кольцо за счет ионных связей. Связи эти могли идти по кругу двумя путями: по часовой стрелке и против часовой стрелки. Учитывая два варианта изгиба коранулена и два варианта расположения связей, всего в растворе могло быть четыре типа изомеров. Однако пространственные эффекты приводили к тому, что молекулы предпочитали только два типа конформации, в которой ход ориентации совпадал.

jZDQ1cLtG k1

Создание таких заместителей позволило приостановить процесс выгибания мембраны коранулена и получить смесь стабильных зеркальных изомеров. Отделить их друг от друга можно за счет того, что эти изомеры имеют разные свойства в растворителе, который сам по себе имеет разные зеркальные формы. Этого, впрочем, авторы статьи пока не сделали, ограничившись только описанием свойств полученных молекул в таком растворителе.

Изучение полициклических ароматических соединений углерода, таких как коранулен и фуллерен (бакминстерфуллерен), помимо фундаментальной значимости, связано со многими практическими исследованиями. Например, именно из этой области за последние тридцать лет выросли работы по созданию углеродных нанотрубок и графена.