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【J. Am. Chem. Soc.】分子电动机的全光化学旋转2021-07-23
未来的复杂人工分子机器将由具有适合其特定功能的的性能组件来量身定制。因此,在设计上来说也需要具有分子特性新颖且变化多端的新型功能分子被开发出来,才能用于例如分子电动机和开关等用途。
这类分子一般是由基于烯烃的拥挤分子电动机(即通过交替的光化学步骤和热步骤组成的单向旋转循环来运行的方式)构成。
且由于它们能够将光能转换成机械力,所以利用此工作原理对各种电动机进行设计和研究,将可使功能系统的工程设计得以实现。

图片来源:J. Am. Chem. Soc.

 

不过,虽然至今已经有许多烯烃的拥挤分子可通过光化学和热异构化交替来达成单向分子旋转的现象。但是却仍很少见到基于纯光化学异构化的旋转循环。
所以,最近University of Groningen的Ben L. Feringa教授在J. Am. Chem. Soc.上报道了三个新型的第二代分子电动机,其下半部具有一个磷中心,这将可使这类分子产生一个独特的轴向手性元素。

图片来源:J. Am. Chem. Soc.

 

此外,从该研究可见,因为所有四个非对映体状态都可以仅进行光化学互变,所以这些马达也表现出了不同寻常的行为模式。

图片来源:J. Am. Chem. Soc.

 

他们通过动力学分析和建模表明,新电动机的行为与全光化学单向旋转一致。此外,他们也将这些新马达中的其中两个马达的四个非对映异构态的X射线晶体结构完全进行解析。

图片来源:J. Am. Chem. Soc.

 

另一方面,他们也发现这类磷化氢电机中的轴向磷立体元素,可以被热转化。

图片来源:J. Am. Chem. Soc.

 

 

参考文献:All-Photochemical Rotation of Molecular Motors with a Phosphorus Stereoelement,J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 39, 16868–16876

原文作者:Gregory B. Boursalian, Eise R. Nijboer, Ruth Dorel, Lukas Pfeifer, Omer Markovitch, Alex Blokhuis, and Ben L. Feringa*

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