Двуликая молекула

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2016, №7)

Уникальное фторсодержащее соединение, связывающее и катионы, и анионы, синтезировали Дэвид О'Хаган и его коллеги из шотландского Сент-Эндрюсского университета («Nature Chemistry», 2015, 7, 467—468, doi: 10.1038/nchem.2240). О самой полярной алифатической молекуле 1,2,3,4,5,6 гексафторциклогексана, в которой все атомы фтора находятся в цис-положении, можно сказать, что у нее два лица — положительно и отрицательно заряженное. Последнее ответственно за связывание катионов, а молекула в целом может образовывать связь и с анионами («Journal of the American Chemical Society», 2016, doi: 10.1021/jacs.6b02856). Следует также отметить, что для этой молекулы наблюдается самая прочная связь между анионом и молекулой, полярность которой обеспечивается только ковалентными связями.


Новая молекула примечательна тем, что шесть входящих в ее состав атомов фтора расположены по одну сторону шестичленного кольца циклогексана, а шесть атомов водорода — по другую. Несмотря на кажущуюся простоту, соединение очень сложно синтезировать, поскольку для гексафторциклогексана может существовать девять изомеров, способных принимать до 15 различных конформаций. Получение молекулы, в которой все атомы фтора расположены с одной стороны от циклогексанового скелета, требует особого подхода — атомы фтора взаимно отталкиваются друг от друга, и энергия напряжения 1,2,3,4,5,6-цис-гексафторциклогексана вдвое больше, чем энергия напряжения любого другого его изомера.

Для получения такой напряженной молекулы О'Хаган с коллегами разработали специальную стратегию: использовали в качестве исходного вещества миоинозитол — шестиатомный спирт, содержащий циклогексановое кольцо. Новая синтезированная молекула 1,2,3,4,5,6-цис-гексафторциклогексана принимает конформацию «кресло», а ее дипольный момент составляет 6,2 Дебаев (к этому приводит противонаправленная ориентация атомов фтора и водорода). Нельзя сказать, что это рекорд для химии вообще — ионные соединения часто имеют и большие значения дипольного момента, но, безусловно, это рекорд для молекулярных соединений, образованных только ковалентными связями.


s20160714 chem twofaces.jpg

Фторсодержащее «лицо» 1,2,3,4,5,6-цисгексафторциклогексана связывается с ионами натрия, а водородное - с хлорид-ионами


Изучая свойства этой молекулы, О'Хаган и Теренс Макмэхон обнаружили, что она способна связывать катионы той стороной, где расположен фтор, и анионы — водородсодержащей. Исследователи сгенерировали в газовой фазе моно- и связанные комплексы ионов натрия и хлорид-ионов с 1,2,3,4,5,6-цисгексафторциклогексаном и изучили их с помощью масс-спектрометрии.

Как отмечают авторы, ни одно соединение (за исключением некоторых краун-эфиров и наиболее основных аминокислот) не имеет такую большую энергию связывания с ионами калия, как новая молекула. Энергия связывания этой молекулой хлорид-ионов также максимальна для соединений, не имеющих в составе свободных ионов. О'Хаган с коллегами предполагают, что их соединение сможет выступать в роли переносчика и катионов, и анионов как в полярной, так и в неполярной среде.

Разные разности

21.08.2019 18:00:00

Может ли финансовый кризис изменять течение вод в реках? Да, согласно исследованию, которое провели швейцарские специалисты из университетов Лозанны, Берна, Женевы и Цюриха

>>
05.08.2019 10:00:00

...как следует из данных, полученных межпланетным аппаратом «Кассини», кольца Сатурна намного моложе самой планеты...

…опубликованы результаты второго этапа проекта «Микробиом человека»...

...ферменты бактерий, обитающих в человеческом кишечнике, могут превратить эритроциты групп крови А в эритроциты «универсальной» крови группы 0...

>>
30.07.2019 17:30:00

Климатологи из Саскачеванского университета проанализировали данные о почти девяти тысячах дождей, собранные с 1964 по 2013 год. Вывод оказался таким: чем сильнее развивается глобальное потепление, тем чаще случаются именно катастрофические ливни.

>>
24.07.2019 15:30:00

Масштаб голодания в североамериканских учебных заведениях оценила аспирантка Флоридского университета Асиль Эль-Зайн. Проведенный ею опрос показал, что 19% студентов недоедает, а каждый четвертый постоянно с ужасом думает, где взять деньги на завтрашнюю еду.

>>
08.07.2019 16:00:00

...необходимы новые оценки значимости научных журналов, более широкие и прозрачные, чем импакт-фактор...

...деградацию полиэтиленового и полистиролового мусора в море ускоряет специализированное сообщество бактерий...

...смертность африканских слонов от браконьерства снизилась с 10% в 2011 году до менее 4% в 2017-м, вероятно, из-за запрета на торговлю слоновой костью в Китае...

>>