最萌有机化学:在实验室里“造小人”吧~

作者: 窗敲雨

来源: 酷炫科学

发布日期: 2017-11-12 10:00:06

化学家们在实验室中创造出2nm大小的纳米小人分子,这些分子通过复杂的化学反应合成,具有刚性和舒展的骨架,能够保持其姿态。尽管这些纳米小人没有直接的实用价值,但它们能够提高人们对纳米科学的兴趣,并帮助学生学习知识。

化学爱好者喜欢用分子结构拼成各种图案。比如说每年一到这个季节,我们总能看到一只分子螃蟹。不过要说玩转分子的最萌境界,还得说是“纳米小人”。这是2003年发表的一篇十分经典的化学论文,即使完全不关心有机合成,其中的图示也能让人看得津津有味。是的,化学家们在“造人”。莱斯大学的Stephanie H. Chanteau和James M. Tour创造出了这些小家伙。

他们不仅设计出了一系列2nm大小的迷你小人分子,而且还真的把它们合成了出来。这些小人的上半身和下半身合成都从一个芳香环化合物开始,在反应中逐步加入炔烃组成的四肢,以及1,3-二氧戊环组成的头部,两个氧原子表示大大的眼睛。小人的头部还有各种款式可供选择。在纳米小人的合成中,一个重要的反应是Sonogashira偶联反应,利用钯催化剂,可以给小人们连上炔烃“四肢”。

这些小人分子实际上能保持它应有的姿态吗?答案是还真可以,芳香环和炔烃为分子提供了相当刚性而舒展的骨架,所以分子小人也不会整个皱成一团。分子小人能量最小化的构象是这样的,看起来十分放飞自我。当然,研究者们还没满足于做出单个的分子小人。利用硫基团,还可以把它们整齐地连在金表面上,让它们手拉手变成迷之多聚物,还可以两个人围成一个圈。这些纳米小人有什么实用价值?答案是并没有。

不过研究者认为这些可爱的小家伙能够帮助人们提高对纳米科学的兴趣,而且也能帮助学生学习知识。当然,设计和合成过程中用到的各种技术还是很有用的。最重要的是,这真是一篇让人心情变得很好的化学论文啊~有兴趣可以欣赏一下原论文。

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