Işık odaklı moleküler motorlar yüzeylerde tek moleküler görüntüleme için

Bu protokol, insan yapımı ışık la çalışan bir moleküler motorun tek moleküler düzeydeki dönüşünü görselleştirmenin ilk örneğini sağlar. Burada kullanılan sentetik teknik, çeşitli fonksiyonel gruplara sahip karmaşık bir moleküler makinenin sentezine olanak sağlamak için tasarlanmıştır. İlk olarak, bir argon atmosferaltında, rotor öncül bileşik iki 640 miligram yerleştirin, bakır iyodür 219 miligram, ve sodyum iyodür 3.44 gram 100 mililitrelik Schlenk tüp bir karıştırma çubuğu ile donatılmış.

Bir Schlenk hattına mühürlü tüp bağlayın ve 1, 4-dioksan ve trans-1, 2-Diaminocyclohexane 263 miligram 50 mililitre ekleyin. İyot için brom ikame değişimi için 24 saat boyunca 140 santigrat derece karışımı karıştırın. Daha sonra, karışım oda sıcaklığına soğumaya bırakın ve vakum altında çözücü buharlaşır.

Silika jel flaş kromatografi ile bileşik arındırın ve yapışkan, sarı yağ olarak iyot yerine bileşik üç elde etmek için uçucu kaldırın. Sonra, Lawesson'un reaktifinin 415 miligramını ve 219 miligram bileşik üç'ü bir schlenk şişesine yerleştirin. Şişeyi bir kondansatör aracılığıyla Schlenk hattına bağlayın ve argon ile üç kez temizle.

Toluen ve reflü karışımı 10 mililitre ekleyin bir tiyoketon bileşik üç dönüştürmek için iki saat boyunca. Çözücübuharlaştırmak ve flaş kromatografi ile tiyoketon arındırın. Saf fraksiyonu uçucu kaldırın ve tetrahidrofuran 20 mililitre izole tiyoketon eritmek.

Sonra, thf başka bir 20 mililitre içinde, stator diazo öncüsü olan taze hazırlanmış bileşik 4, 476 miligram çözün. Thioketone çözeltisi için bileşik 4 çözeltisi ekleyin ve reflü 16 saat boyunca argon altında karışımı karıştırarak rotor ve stator arasında çift bağ oluşturmak için karıştırarak. Aşırı çözücü buharlaştırmak, flaş kromatografi ile ham ürün arındırmak ve kırmızı bir katı olarak motor bileşik 5 elde etmek için uçucu kaldırın.

Sonra, 165 miligram motor 5, 4.56 miligram bis (trihenylphosphine)paladyum klorür ve 2.48 miligram bakır iyodür ekleyin 20 mililitrelik Schlenk tüp bir karıştırma çubuğu ile donatılmıştır. Tüpü kapatın ve schlenk hattına bağlayın. 10 dakika boyunca karışımı ile THF ve diisopropylamine ve kabarcık argon 10 mililitre ve iki mililitre birleştirin.

Daha sonra karışımı Schlenk tüpüne aktarın ve oda sıcaklığında 10 dakika boyunca argon altında reaksiyon karışımını karıştırın. Triisopropilsilyl asetilen 42 miligram ekleyin ve İpUÇLARI asetilen ile iyot yerine 15 ila 16 saat karıştırmaya devam edin. Daha sonra, doymuş sulu amonyum klorür 25 mililitre içine ürün karışımı dökün.

Ürünü diklorometan'ın 20 mililitrelik üç porsiyonuna alın ve 50 mililitre doymuş salamura ile birleştirilmiş organik katmanları bir kez yıkayın. Yıkanmış organik tabakaları sodyum sülfat üzerine kurutun. Kurutucuyu filtreleyin ve fazla çözücünün çıkarın.

Flaş kromatografi ile kalıntı arındırın ve kahverengi bir yağ olarak motor altı elde etmek için vakum altında uçucu kaldırın. Bir karıştırma çubuğu ile donatılmış bir 50 mililitrelik şişe, PBI etiketli motor 90 miligram birleştirmek 12, THF beş mililitre, metanol beş mililitre, ve tek molar sulu sodyum hidroksit beş mililitre. Stator üzerinde esterleri hidrolize için altı saat boyunca 70 santigrat derece karışımı karıştırın.

Daha sonra karıştırArak karışımı oda sıcaklığına kadar soğutun. Beş mililitre iki kat distile su ekleyin ve döner buharlaşma ile uçucu çözücüler çıkarın. Karışım pH bir ulaşana kadar sulu tek molar hidrolik asit ekleyin, hangi noktada motor 1b kahverengi bir katı olarak çözeltiden çökelti olacaktır.

Sızma ile katı kurtarmak, soğuk su 10 mililitre ile yıkayın ve vakum altında kurulayın. Daha sonra, bir saat boyunca 90 santigrat derece piranha çözeltisi kuvars slaytlar ıslatın. Slaytları beş mililitre iki kat distile suyla üç kez ve bir kez de metanolle durulayın.

Slaytları azot gazı yla kurulayın. Sonra, taze distile tolüen 3-aminopropil (diethoxy)metilsilane bir milimolar çözüm hazırlamak. Oda sıcaklığında 12 saat boyunca bu çözeltideki slaytları ıslatın ve sonra her biri toluen ve metanol beş mililitre ile silanize slaytları durulayın.

Her biri iki dakika sırayla toluen ve metanol slaytlar batırın ve sonra argon gaz akışı altında kurulayın. Daha sonra, her slayt için dimetilformamid motor 1b bir 0.1 milimolar çözelti beş mililitre hazırlayın. Kuvars yüzeylerini 1b monolayer ile işlevselhale getirmek için slaytları oda sıcaklığında 1b çözeltide 12 saat bekletin.

İşlevselleştirilmiş slaytları Sırayla DMF, su ve metanol ile yıkayın. Slaytları argon gazı ile kurulayın ve argon altında kapalı bir kapta saklayın. Moleküler motor 1b orta verimde sentezlendi, sert bir fenil-ethynilen tetramer kol floresan etiketine rotoror çekirdeğini bağlayan.

Proton NMR spektrumu, Ha ve Hc arasında anlamlı bir vicinal kapiton saptırılmadı, bu da Ha ve Hc'nin psödoekvatorer oryantasyonlarda olmasıyla tutarlıdır. Eksenel ekvatoral vicinal kaplin bu kararsız izomer merkezi çift bağ etrafında 365-nanometre ışık kaynaklı izomerizasyon ile Hb ve Hc.Işınlama arasında gözlendi. Metil sinyalinin alt alan kayması ve Ha ve Hc arasındaki vicinal bağlantının gelişimi metil grubunun psödoekvatoral olduğunu göstermiştir.

Bileşik oda sıcaklığında karanlıkta tutulduğunda, termal sarikten inversiyon, naftalinin florenin yanından kayması ile molekül üzerindeki gerilimi serbest bıraktı. Bu, simetrik flor stator nedeniyle molekülü orijinal yapılandırmasına geri döndürmüştür. Stabil ve kararsız izomerlerin UV/vis spektroskopisi, sert kol ve floresan etiketi için karakteristik emilim bölgelerinde mütevazı farklılıklar gösterdi.

Kuvars üzerinde motor 1b monolayer başarılı montaj UV / vis spektroskopi ile doğrulandı. Monolayer fotoğraf sabit durumda kararsız izomer ulaşmak için ışınlama sadece 15 dakika gerekli. Bu diazo ve tiyoketon bileşikleri motor başarılı sentezi sağlamak için taze yapılmış olduğundan emin olmak önemlidir 5.

Karmaşık moleküler makinelerin tasarlanması, sentezlelmesi ve görselleştirilmesi için önemli bir kılavuz sağladığından, moleküler makinelerin araştırma alanı bu yöntemden yararlanabilir. Slaytları temizlemek için Piranha çözeltisi kullanılır. Bu çözelti son derece asidiktir ve dikkatli kullanılmalıdır.