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化学合成技术 合成材料技术 拟人分子合成技术
材料科学与工程    2021-01-21    28

  本文描述了2nm高的拟人分子合成过程细节,利用化学合成的工具,在制备最广泛认可的结构(类似人类的结构)同时,可以达到设计微型化的最终目的。相关论文以题目为“Synthesis of Anthropomorphic Molecules: The NanoPutians”于2003年发表在Journal of Organic Chemistry期刊上。由于合成的纳米小人十分有趣,截止到2021年1月此文章的浏览量高达43422次,引用量也达61次。

  论文链接:https://pubs。acs。org/doi/full/10。1021/jo0349227

图片.png  使用化学合成工具,可以达到设计上的终极小型化。大众认为化学结构是通过复杂算法形成的难以掌握的抽象概念,除非分子类似于C60这样的宏观物体。可以说,最广为人知的结构是那些与人类相似的结构。在这里,作者了合成2纳米高的拟人分子,其中既有单体形式的,也有聚合形式的。首先是小身体的合成方法,然后给小人带上不同种类的帽子,让他们跳舞手拉手等。

图片.png图片.png  图1。纳米小人上半身和下半身的合成方法。

  这些拟人实体被称为NanoPutians。先单独合成身体顶部和底部部分,然后连上“腰部”制备而成,因此构成了一种聚合合成方法。上半部分如图1所示。对1,4-二溴苯进行碘化,得到产率较高的1,4-二溴苯,然后将4,3-二甲基丁烯与1偶联得到2。2的甲酰化5通过卤化锂交换完成,然后用DMF淬火得到醛3。在催化量的对甲苯磺酸存在下,使用1,2-乙二醇将醛保护为缩醛,并通过Dean-Stark阱共沸去除水。为了制备下体片段,将硝基苯胺溴化得到6,其进一步转化为重氮盐并还原以去除重氮部分(方案2)。然后用Sandmeyer反应制备重氮盐,然后碘化得到二溴二苯9。后一种化合物通过Pd/Cu混合催化剂与三甲基硅乙炔(TMSA)偶联得到10。二溴丙烯10与2当量1-戊炔11的类似偶联。然后将化合物11在碱性甲醇中脱溶,得到纳米莆田的下半部分12。尝试将4偶联到炔烃得到了低产率(<10%)的所需产物,这是由于溴代芳烃在存在空间阻碍的邻位部分的情况下反应性差。因此,溴化物通过卤化锂交换和1,2-二碘乙烷淬火与碘化物交换,得到5作为顶体部分。

图片.png  图2。在催化酸和微波炉的存在下,用一系列1,2-或1,3-二元醇对NanoKid进行处理,以影响缩醛交换和头部转化,从而产生一系列新的NanoPutians,称为NanoProfessionals。

图片.png  图3。使小人舞动起来。

图片.png  图4。让小人手拉手得到聚合物。

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  总之,合成了一系列单体、二聚体和聚合物拟人分子。这些拟人实体被称为NanoPutians。这些代表了拟人化设计的最终小型化。Nature对该论文进行了超高评价,认为人型分子帮助学生学习化学。(文:爱新觉罗星)

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