ЛЕНТА

Квантовые точки помогли селективно синтезировать производные циклобутана

Схематическое изображение образования производного циклобутана на поверхности квантовой точки

Yishu Jiang, Northwestern University

Американские химики использовали коллоидный раствор чувствительных к видимому свету квантовых точек селенида кадмия для катализа реакции получения производных циклобутана — одного из структурных элементов биологически активных веществ. Реагенты координировались на поверхности квантовых точек, которые передавали им энергию для взаимодействия, так, что 98 процентов полученного в ходе реакции вещества обладало заданным положением атомов в пространстве. Исследование опубликовано в журнале Nature Chemistry.

Фотохимические реакции циклоприсоединения, в ходе которых образуются биологически активные четырехзамещенные циклобутановые фрагменты, могут проходить через образование триплетного переходного состояния. Оно достаточно долго живет, чтобы реакция прошла, и может образовываться при триплет-триплетной передаче энергии, например от комплексного соединения переходного металла или органического хромофора.

Передавать энергию могут и квантовые точки — частицы полупроводника размером в несколько нанометров. Они настолько маленькие, что в них становятся существенными квантовые эффекты, а их оптические и электронные свойства становятся похожими на свойства молекулы.

Расстояния между стационарными уровнями энергии, а также и энергию излучения квантовых точек можно регулировать, изменяя их размер. Так, подобрав до десятой нанометра нужные геометрические параметры точек, Ишу Цзян (Yishu Jiang) с коллегами из Северо-Западного университета успешно провели серию селективных фотохимических реакций циклоприсоединения, катализируемых коллоидным раствором квантовых точек из селенида кадмия. Молекулы определенным образом (регио- и стереоселективно) сорбировались на поверхности поглотивших фотон падающего света квантовых точек, которые передавали им энергию, необходимую для образования химических связей.

Схематическое изображение передачи энергии падающего света от квантовой точки реагирующим молекулам. Квадратами обозначены ароматические части молекулы, кругами — заместители

Yishu Jiang et al. / Nature Chemistry, 2019

Поделиться

За три 48-часовых цикла реакции квантовые точки не разрушались, не агрегировали и не потеряли каталитическую активность. Для синтеза необходима передача энергии, без добавления раствора частиц селенида кадмия и без воздействия света реакция не проходила.

Для улучшения сорбции реагирующих молекул на поверхности катализатора, авторы модифицировали один из концов реагента карбоксильной группой. Выход реакции с участием молекул без концевых карбоксильных групп оказался ниже в более чем десять раз. А наиболее региоселективно реагировали молекулы, у которых на противоположном конце были ароматические заместители.

Сравнивая новый метод с синтезом в присутствии металлорганических катализаторов исследователи заметили, что при использовании квантовых точек реакция проходит в разы селективнее, и результате образуется ранее недоступный син- стереоизомер.

По словам авторов, квантовые точки позволяют контролировать конфигурацию получаемых производных циклобутана, даже если она не выгодна в ходе реакции для взаимодействующих молекул. Более того, ученые предполагают, что такой катализатор сможет ускорить любую реакцию, в которой необходимо образование возбужденного триплетного состояния, как в исследованной реакции циклоприсоединения.

Очень важно использовать квантовые точки определенного диаметра, ведь от этого зависит ход реакции. Два года назад американские ученые подробно исследовали механизм образования квантовых точек из селенида кадмия, чтобы обеспечить контроль над их синтезом и повысить воспроизводимость реакций их получения.

Алина Кротова

источник

Похожие статьи

Одно Сообщение

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Кнопка «Наверх»
Do NOT follow this link or you will be banned from the site!
Установите приложение MEGANEWS на Google Play
УСТАНОВИТЬ
Закрыть
Закрыть

Обнаружен Adblock

Поддержите нас, пожалуйста, отключив блокировку рекламы.