Wetenschap
Synthetiseren van zeer efficiënte carbohelicenen voor circulair gepolariseerde luminescentie-emitters
Van hogere orde 3D π-uitgebreide carbohelicenen – een type helicine – wordt verwacht dat ze uitstekende CPL-emitters zullen zijn vanwege hun hoge circulaire polarisatie, helderheid en stabiliteit. Deze uitzonderlijke eigenschappen van carbohelicenen kunnen echter niet volledig worden benut vanwege hun sterk vervormde structuur, die zowel hun synthese als enantiocontrole belemmert:de controle over de enantiomere samenstelling of de hoeveelheid linkshandige of rechtshandige versie van een molecuul dat in een molecuul wordt geproduceerd. reactie.
Om ervoor te zorgen dat het volledige scala aan eigenschappen van carbohelicenen toegankelijk is voor toepassing, heeft een team van onderzoekers onder leiding van professor Ken Tanaka van het Tokyo Institute of Technology onlangs een nieuwe strategie bedacht die de enantioselectieve synthese van 3D π-uitgebreide carbo[11] en [11] mogelijk maakte. 13]helicenen voor de CPL-zenders en hun enantioselectieve synthese met verminderde vervormingen.
In hun onderzoek uit 2022 rapporteerde het team de Rh-gekatalyseerde enantioselectieve synthese van een op hexabenzocoroneen gebaseerd carbo[6]heliceen via intramoleculaire [2+2+2] cycloadditie van een triyne, gevolgd door een π-extensie door de Scholl-reactie.
P>"We hebben vastgesteld dat, hoewel dit proces de nadelen van conventionele syntheseprocessen overwon, zoals ongewenste herschikkingsreacties en lage regioselectiviteit, de moleculaire vervorming helaas nog steeds behoorlijk hoog was. Op basis van die observaties hebben we een strategie ontworpen om de hoge vervormingen te overwinnen en de CPL-emissie verbeteren", legt Tanaka uit.
Voor deze Natuursynthese studie voerde het team een enantioselectieve synthese uit van carbo[11] en [13]helicenen met een enantiomere verhouding van 87:13 en overwon grote vervormingen door de enantioselectieve synthese van carbo[5] en [6]helicenen te combineren met drievoudige [2+ 2+2] cycloadditie, gevolgd door de π-extensie/helixdiameterreductie door de Scholl-reactie.
Het grote voordeel van het stapsgewijze constructieproces van een volledig ortho-gefuseerde 3D π-uitgebreide carboheliceen-skelet is dat het de nadelen overwint die gepaard gaan met zowel enantioselectieve [2+2+2] cycloadditie als Scholl-reactie.
Om de materiaaleigenschappen van het gesynthetiseerde materiaal te onderzoeken, voerde het team röntgenkristallografische analyses uit, waaruit bleek dat de 3D π-uitgebreide carbo[11] en [13]helicenen met stijve moleculaire ruggengraat conglomeraten waren die preferentiële kristallisatie bevorderden. Bovendien waren de meest voorkomende moleculaire krachten onder de carboheliceenlagen van der Waals-interacties.
Bij het testen van de fotofysische eigenschappen van de gesynthetiseerde π-uitgebreide carbo[11] en [13]helicenen ontdekte het team dat de CPL-helderheid een maximum bereikte van 513 M –1 cm –1 , een van de hoogste waarden onder heliceenderivaten die in de literatuur worden vermeld.
Over het geheel genomen kan deze nieuwe benadering van moleculair ontwerp en enantioselectieve synthese een solide basis bieden voor verder onderzoek en ontwikkeling van hoogwaardige carbohelicenen voor CPL-emitters van de toekomst.
"Onze studie heeft nieuwe wegen geopend voor de productie en adoptie van op chirale organische moleculen gebaseerde CPL-emitters, met toepassingen variërend van ultramoderne digitale displays tot efficiënte communicatienetwerken en essentiële biotechnologische ontwikkelingen", besluit Tanaka.