Nowe badania ułatwiają określanie struktury związków złożonych
W ramach projektu INTECHSE (International network on integrated techniques in structural elucidation) połączono doświadczenie specjalistów z różnych dziedzin chemii w pracach nad preparowaniem ośrodków wyrównujących o szczególnie dostosowanych właściwościach dla potrzeb badania struktur chemicznych metodą magnetycznego rezonansu jądrowego. Prace skoncentrowano na kontrolowaniu cech fizycznych i reaktywności chemicznej układów uporządkowanych: makrocykli acetylenowych i struktur poliaromatycznych. Naukowcy przygotowali kilka pochodnych antrachinonowych i chromonowych, badając następnie ich zachowanie podczas żelowania. Przeprowadzono też funkcjonalizację triaryloamin mostkowych alkilami nadfluorowymi o różnych długościach, zdolnymi do wchodzenia w interakcje niekowalencyjne. Badania dotyczyły ich zachowań samoorganizacyjnych i reaktywności chemicznej na różnych powierzchniach metalowych i izolacyjnych. Połączenie mikroskopii i spektroskopii skaningowej z analizami obliczeniowymi ujawniło złożone zależności między strukturą cząsteczkową, międzycząsteczkową i interakcjami cząsteczka-podłoże. Uzyskane wyniki umożliwiają projektowanie konkretnych cząsteczkowych jednostek budulcowych dla pożądanych typów nanostruktur samoorganizujących się lub kowalencyjnych na różnych powierzchniach. Próby połączenia trifenyloamin mostkowanych arylowinylidenami z odpowiednim prekursorem azotowym na bazie hydrazydu poliakrylowego (PAH) miały na celu zmianę struktury cząsteczkowej prekursora oraz dodawanie fragmentów cząsteczek i jednostek mostkujących wspomagających cyklodehydrogenację fotochemiczną. Poza metodami chemii roztworów naukowcy używali też technik mikroskopowych do badania zdolności różnych prekursorów mostkowanych arylowinylidenami do ulegania pożądanej cyklodehydrogenacji na powierzchniach metalowych. Dokonano syntezy nowej rodziny naładowanych hydrazydów poliakrylowych domieszkowanych azotem z różnymi łańcuchami alkinowymi i przeciwjonami, po czym badano ich zdolność do złuszczania grafitu w etanolu. Wyniki pokazują potencjał wykorzystywania niektórych związków do supramolekularnego domieszkowania grafenu i dostosowywania jego struktury elektronowej. Stosując metody obliczeniowe i spektroskopowe, naukowcy ustalili rozkłady konformacyjne pirydoallenofanów i ich zależności od rozpuszczalnika. Analiza widm pojedynczych fotonów pozwoliła określić, które konformery są zapełnione w temperaturze pokojowej. Dodatkowe prace dotyczyły zdefiniowania wiarygodnych modeli badania dichroizmu kołowego obiektów chemicznych o różnych konformacjach. Innym obszarem badań było obliczenie sprzężenia wibronowego dimerów ekscytonowych, które wyjaśnia różnice w kształcie elektronowego dichroizmu kołowego. Opracowano protokół obliczeniowy wykorzystujący hamiltonian harmoniczny w odniesieniu do wzbudzeń lokalnych i kwantowo-dynamicznych symulacji stanów sprzężonych. Badacze dokonali też symulacji kształtów wibronowego dichroizmu kołowego powstających przy warstwowych ułożeniach trimerów i tetramerów. Prace projektu INTECHSE stanowiły dla naukowców zajmujących się syntezą chemiczną wyjątkową okazję do poznania fundamentalnych aspektów informacji strukturalnych zbieranych technikami spektroskopii magnetycznej i optycznej, szczególnie że pomiary doświadczalne pokrywają się z przewidywaniami teoretycznymi. Z punktu widzenia chemii teoretycznej wyniki pozwoliły lepiej poznać mechanizmy odpowiadające za reakcje chiraloptyczne oraz opracować nowe metodologie charakteryzowania struktur.
Słowa kluczowe
Układy sprzężone, właściwości chiraloptyczne, czujniki chemiczne, INTECHSE, określanie struktury
