Badania

Wprowadziliśmy strategię fold-in służącą do syntezy zakrzywionych cząsteczek aromatycznych. Preorganizowany prekursor makrocykliczny poddaje się przemianie generującej naprężenie, która fałduje jego sprzężony szkielet, nadając mu kształt misy, pasa lub siodła.

Do cząsteczek otrzymanych w naszym laboratorium należą molekularna meduza chryzaorol, trójkątny pas karbazolowy oraz zawierające jednostki fluorenowe chryzaoreny. Oktulen, hiperboliczny analog kekulenu, również otrzymano w przemianie typu fold-in; związek ten nieoczekiwanie wiąże aniony chlorkowe.

Zakrzywione cząsteczki aromatyczne można budować, łącząc preorganizację makrocykliczną z reakcjami generującymi naprężenie lub reorganizującymi szkielet cząsteczki. Pokazaliśmy, że nieklasyczne zakończenia nanorurek mogą powstawać z nienaprężonych prekursorów w wyniku zsynchronizowanego homosprzęgania przebiegającego z udziałem wielordzeniowych metalacykli. Wykorzystaliśmy również strategię maskowanego fenylenu, opracowaną pierwotnie do syntezy cyklicznych nanoobręczy, aby otrzymać radialnie sprzężoną lemniskatę molekularną.

Szersze omówienie metod syntezy zakrzywionych cząsteczek aromatycznych można znaleźć w naszym artykule przeglądowym.

Dwuwymiarowa rozbudowa motywów heterocyklicznych prowadzi do analogów nanografenów zawierających heteroatomy, interesujących jako barwniki i materiały do zastosowań w elektronice organicznej. Nasz zespół opracował kilka klas takich związków, w tym peryferyjnie rozbudowane porfiryny i azakoroneny. Te bogate w elektrony układy mogą funkcjonować jako ciekłe kryształy, wieloelektronowe donory i przełączniki aromatyczności.

Opracowaliśmy donorowo-akceptorowe bloki pirolowe służące do budowy różnorodnych chromoforów oligopirolowych, w tym porfiryn, azakoronenów o kształcie płatka śniegu i śmigła, a także bipirolowych bumerangów, z których część przyjmuje trwałe konfiguracje chiralne. Układy te silnie absorbują promieniowanie w zakresie widzialnym i bliskiej podczerwieni i mogą służyć na przykład jako barwniki w przeciwdrobnoustrojowej terapii fotodynamicznej. Mogą również przyjmować wiele elektronów, w przypadku azakoronenów nawet dziesięć, co czyni je obiecującymi materiałami do magazynowania ładunku.

Aromatyczne oligorodniki i oligorodnikoidy od dawna budzą zainteresowanie ze względu na nietypową strukturę elektronową i potencjalne zastosowania. Nasze badania nad koronoidami i nanografenami dostarczają platform molekularnych dla takich układów otwartopowłokowych. Otrzymaliśmy w pełni sprzężony [4]chryzaoren, który rozszczepia cząsteczki jodu, łącząc przełączanie redoks z rozpoznawaniem anionów. Opracowaliśmy również wydajną metodę syntezy diindenofenantrenu, trwałej pochodnej węglowodoru Cziczibabina. W powiązanych badaniach nad donorowo-akceptorowymi nanografenami zaprojektowaliśmy 139-elektronowy rodnik azakoronenowy, który odwracalnie dimeryzuje, tworząc olbrzymią strukturę kanapkową.