מונחי-אור המנועים המולקולריים על משטחים עבור יחיד הדמיה מולקולרית

פרוטוקול זה מספק דוגמה ראשונה להדמיית הסיבוב של מנוע מולקולרי מונחה אור שנעשה על ידי אדם ברמה המולקולרית היחידה. הטכניקה הסינתטית המשמשת כאן נועדה לאפשר סינתזה של מכונה מולקולרית מורכבת עם מספר קבוצות פונקציונליות. ראשית, תחת אווירת ארגון, מניחים 640 מיליגרם של תרכובת הרוטור המבשר שתיים, 219 מיליגרם של יודיד נחושת, ו 3.44 גרם של נתרן יודיד בצינור שלנק 100 מיליליטר מצויד בבר ערבוב.

חבר את הצינור האטום לקו שלנק והוסף 50 מיליליטר של 1, 4-דיוקסן ו 263 מיליגרם של טרנס 1, 2-Diaminocyclohexane. מערבבים את התערובת ב 140 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות כדי להחליף את תת התבלין ברום עבור יוד. לאחר מכן, תן את התערובת להתקרר לטמפרטורת החדר ולאדות את הממס תחת ואקום.

לטהר את המתחם על ידי כרומטוגרפיה פלאש ג'ל סיליקה ולהסיר את volatiles כדי לקבל את המתחם תחליף יוד שלוש כמו דביק, שמן צהוב. לאחר מכן, מניחים 415 מיליגרם של הריג'נט של לוסון ו-219 מיליגרם של תרכובת 3 בבקבוק שלנק המצויד בבר ערבוב. חבר את הבקבוק לקו שלנק באמצעות מעב וטיהור אותו עם ארגון שלוש פעמים.

מוסיפים 10 מיליליטר של טולון ומזרים מחדש את התערובת במשך שעתיים כדי להמיר תרכובת שלוש לתיוקטון. להתאדות את הממס ולטהר את thioketone על ידי כרומטוגרפיה פלאש. הסר נדיפים מהשבר הטהור ולהמיס את thioketone מבודד ב 20 מיליליטר של tetrahydrofuran.

לאחר מכן, להמיס 476 מיליגרם של תרכובת מוכנה טרי 4, שהוא מבשר דיאזו סטטור, עוד 20 מיליליטר של THF. מוסיפים את הפתרון של תרכובת 4 לפתרון thioketone ולנפח את התערובת תחת ארגון במשך 16 שעות תוך ערבוב כדי ליצור את הקשר הכפול בין הרוטור לבין הסטטור. לאדות ממס עודף, לטהר את המוצר הגולמי על ידי כרומטוגרפיה פלאש, ולהסיר את נדיפים כדי להשיג תרכובת מנוע 5 כמו מוצק אדום.

לאחר מכן, להוסיף 165 מיליגרם של מנוע 5, 4.56 מיליגרם של ביס (triphenylphosphine) פלדיום כלוריד, ו 2.48 מיליגרם של יודיד נחושת לצינור שלנק 20 מיליליטר מצויד בר ערבוב. לאטום את הצינור ולחבר אותו לקו שלנק. מערבבים 10 מיליליטר של THF ושני מיליליטר של diisopropylamine וארגון בועה דרך התערובת במשך 10 דקות.

לאחר מכן, מעבירים את התערובת לצינור שלנק ומערבבים את תערובת התגובה תחת ארגון בטמפרטורת החדר במשך 10 דקות. מוסיפים 42 מיליגרם של אצטילן triisopropylsilyl וממשיכים לבחוש במשך 15 עד 16 שעות כדי להחליף את היוד עם טיפים אצטילן. לאחר מכן, יוצקים את תערובת המוצר לתוך 25 מיליליטר של אמוניום כלוריד מיוורי רווי.

מוציאים את המוצר לשלוש מנות של 20 מיליליטר של דיכלורומטן ושוטפים את השכבות האורגניות המשולבות פעם אחת עם 50 מיליליטר של מלח רווי. יבש את השכבות האורגניות השטופות על נתרן גופרתי. מסננים את היודש ומסירים ממיס עודף.

לטהר את השאריות על ידי כרומטוגרפיה פלאש ולהסיר את הנדיפים תחת ואקום כדי לקבל מנוע שש כמו שמן חום. בבקבוקון 50 מיליליטר מצויד בבר ערבוב, לשלב 90 מיליגרם של מנוע PBI שכותרתו 12, חמישה מיליליטר של THF, חמישה מיליליטר של מתנול, וחמישה מיליליטר של נתרן מיטורי אחד טוחן. מערבבים את התערובת ב 70 מעלות צלזיוס במשך שש שעות כדי הידרוליזה esters על הסטטור.

לאחר מכן, מקררים את התערובת לטמפרטורת החדר תוך כדי ערבוב. מוסיפים חמישה מיליליטר של מים מזוקקים כפליים ומסירים את הממסים הנדיפים על ידי אידוי סיבובי. מוסיפים חומצה הידראולית מימית אחת עד שהתערובת מגיעה ל- pH 1, ובנקודה זו מנוע 1b יזרז מהתסרון כמוצק חום.

לשחזר את מוצק על ידי סינון, לשטוף אותו עם 10 מיליליטר של מים קרים ולייבש אותו תחת ואקום. לאחר מכן, השרו מגלשות קוורץ בתספיר פיראניה ב-90 מעלות צלזיוס למשך שעה. שוטפים את המגלשות בחמישה מיליליטר של מים מזוקקים כפליים שלוש פעמים ועם מתנול פעם אחת.

יבש את המגלשות עם גז חנקן. לאחר מכן, להכין פתרון מילימולר אחד של 3 אמינופרופיל (diethoxy)מתילסילן בטולואן מזוקק טרי. השרו את המגלשות בתסרון זה במשך 12 שעות בטמפרטורת החדר ולאחר מכן שטפו את המגלשות הסילניות בחמישה מיליליטר כל אחד מטולואן ומתנול.

לטבול את המגלשות בטולואן ומתנול ברצף במשך שתי דקות כל אחד, ולאחר מכן לייבש אותם תחת זרם של גז ארגון. לאחר מכן, הכן חמישה מיליליטר של פתרון 0.1 מילימולר של מנוע 1b ב dimethylformamide עבור כל שקופית. משרים את השקופיות בתסנון 1b בטמפרטורת החדר במשך 12 שעות כדי לתפקד משטחי הקוורץ עם monolayer של 1b.

לשטוף את השקופיות פונקציונלי עם DMF, מים, ומתנול ברצף. יבש את המגלשות עם גז ארגון ולאחסן אותם במיכל אטום מתחת לארגון. מנוע מולקולרי 1b סונתז בתפוקה מתונה, עם זרוע טטרמר פנול-אתילן נוקשה המחברת את ליבת הרוטור לתג הפלואורסצנטי.

ספקטרום פרוטון NMR לא הראה זיווג vicinal משמעותי בין הא Hc, אשר עולה בקנה אחד עם הא ו Hc הן להיות אוריינטציות pseudoequatorial. צימוד צירי קו המשווה נצפתה בין Hb ו Hc.Irradiation עם 365 ננומטר אור המושרה isomerization סביב הקשר הכפול המרכזי לאיסור לא יציב זה. התזוזה במורד השדה של אות המתיל והתפתחות הצימוד הוויקינאלי בין הא ל-Hc הצביעו שניהם על כך שקופת המתיל הייתה פסאודו-קוטוריאלית.

כאשר המתחם נשמר בחושך בטמפרטורת החדר, היפוך סליל תרמי שחרר את העומס על המולקולה עם נפטלין מחליק על פני הפלואורן. זה החזיר את המולקולה לתצורה המקורית שלה בגלל סטטור פלואורן סימטרי. ספקטרוסקופיית UV/vis של איזומרים יציבים ולא יציבים הראתה הבדלים צנועים באזורי הספיגה האופייניים לזרוע הנוקשה ולתג הפלואורסצנטי.

ההרכבה המוצלחת של מונוליאר של מנוע 1b על קוורץ אושרה על ידי ספקטרוסקופיה UV / vis. המונוליאר דרש רק 15 דקות של הקרנה כדי להגיע לאייסר הלא יציב במצב נייח צילום. חשוב לוודא תרכובות דיאזו ו thioketone נעשים טריים כדי להבטיח את הסינתזה המוצלחת של המנוע 5.

תחום המחקר של מכונות מולקולריות יכול להפיק תועלת שיטה זו, כפי שהוא מספק קו מנחה חשוב לעיצוב, סינתזה, והדמיה של מכונות מולקולריות מורכבות. פתרון פיראנה משמש לניקוי השקופיות. פתרון זה הוא חומצי מאוד, ויש להשתמש בו בזהירות.