Los polímeros en escalera - moléculas hechas de anillos adyacentes que comparten dos o más átomos - son difíciles de sintetizar, porque requieren reacciones cuantitativas altamente selectivas para evitar la formación de estructuras ramificadas o de interrupciones en la secuencia del anillo en la cadena del polímero.Además, la mayoría de las estrategias existentes para la síntesis de polímeros en escalera sufren limitaciones severas en términos de selectividad y cuantitatividad.Otro tipo importante de moléculas son las moléculas con una estructura helicoidal como el ADN y las proteínas, que juegan un papel importante en el reconocimiento molecular ycatálisis. Por lo tanto, la fabricación de moléculas que poseen tanto una escalera como una estructura helicoidal podría abrir nuevas aplicaciones de materiales poliméricos.
Tomoyuki Ikai, Timothy M. Swager y sus colegas de una colaboración internacional comenzaron con triptycene, un hidrocarburo aromático que es una molécula aquiral, pero a partir de la cual se pueden obtener derivados quirales mediante la introducción de sustituyentes en los anillos de benceno de forma asimétrica. Ópticamente activolos triptycenes tienen usos prácticos como materiales quirales, por ejemplo, para la separación quiral y materiales luminiscentes polarizados circularmente. Los investigadores luego usaron los triptycenes quirales como un marco para formar de manera eficiente polímeros de escalera helicoidal con una sola mano usando la sustitución electrofílica aromática. La repulsión estérica en el sistema resultó enla formación de unidades de escalera retorcidas con una sola mano. Las reacciones fueron cuantitativas y regioselectivas es decir, hay una dirección preferida de unión química, lo que permitió la síntesis de polímeros de escalera ópticamente activos con geometría helicoidal bien definida. No se detectaron subproductos.
Se utilizaron varias técnicas, incluidas las técnicas de espectroscopía y microscopía, para caracterizar los productos de reacción durante la síntesis, y se emplearon simulaciones de dinámica molecular para comprender la estructura de las moléculas resultantes, confirmando la geometría de escalera helicoidal derecha. Los investigadores también midieron laactividad óptica de las moléculas.
La nueva ruta de síntesis informada abrirá la síntesis de arquitecturas de escalera helicoidal a nanoescala y materiales quirales ópticamente activos. "Creemos que estos polímeros de escalera, que pueden caer en una nueva categoría de polímeros helicoidales, representan una clase prometedora de materiales avanzados parautilizar como nanocanales para el transporte molecular / iónico, electrónica orgánica, campos de reacción específicos y hosts funcionales a través de una modificación adicional de la columna vertebral y las unidades colgantes ", comentaron los autores en el documento.
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Materiales proporcionado por Universidad de Kanazawa . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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