Page 7 - KP_no15full

Kémiai nobel-díjaK 2016.

(M,M)  (P,P) helikális inverzió egyirá-
nyúsága mind a trans- mind a cis-izomer
esetében. Ennek szerkezeti oka a
metilcsoportok térállása: a (P,P)-trans-1 és
(M,M)-trans-1 izomerek energiakülönbsé-
ge 8,6 kcal/mol azért, mert az axiális
metilcsoportok [(P,P)-trans-1, (P,P)-cis-2]
kisebb sztérikus gátlást okoznak mint az
ekvatoriális metilcsoportok. tősége nőtt meg az üreges szerkezetű és
Feringa az egyirányú forgást mikroszkó- vendég-ionokat/molekulákat befogadó
pos méretben látványossá tette: a célszerű- koronaéterek, ill, kalixarének, továbbá
en tervezett motort – amelynek alsó, álló spontán önszerveződő rendszerek felfede-
része sík, a felső, rotor része jobb-kezes zésével (szupramolekuláris kémia); addig a
helicitású – az álló résszel rokon szerkeze- legújabb időkben az egymásba fűződő
tű folyadék-kristály filmbe helyezte és molekulák mechanikus kötése (Sauvage), a
Ez a 2-katenán szerkezet kétféle komp- UV-fénnyel megvilágította. Ekkor a forgás- molekuláris tengelyen mozgó gyűrűk
lex képzésére alkalmas: Cu ion jelenlété- tengelyként szolgáló C = C kettős kötés (Stoddart) és a tengely körül forgó moto-
+
ben az egyik, a fémion eltávolításával a izomerizációt szenved és helicitása is meg- rok (Feringa) megvalósítása komplex
másik jön létre. A 2-katenán kémiai szer- fordul jobb-kezesből bal-kezesbe. Az ezt kémiai rendszerek létrehozását jelzi.
kezetét és az átkapcsolás elvét az ábra követő 20°C-on spontán lejátszódó termi- Ezeknek igéretes alkalmazásai új szerkezeti
szemlélteti: a fémion (golyó) a kifli elemek- kus lépés ismét inverzióval jár (bal-kezes- anyagok felfedezésére, kémiai szabályozó
nél köti össze a két gyűrűt, fémion hiányá- ből jobb-kezesbe). A két foto-izomerizációs rendszerek és molekuláris kapcsolók kiala-
ban a p-elektron donor (fehér téglalap) és lépés melyek mindegyikét termális inverzió kítására nyújtanak lehetőséget.
p-elektron akceptor (fekete téglalapok) ele- követ összességében léterhozza a teljes Sauvage munkásságával hazai szakem-
mek kölcsönhatása (JACS-1996). 360°–os körforgást. bereink személyesen megismerkedhettek a
Feringa elsőként mutatta meg, hogy az a) A motor kémiai szerkezete; b) 1% Kémiai Kutatóközpontban 2005-ben ren-
oda-vissza mozgás után olyan molekula is motor-molekulát tartalmazó folyadék-kris- dezett Bioorganikus Kémiai Konferencia
létrehozható, amelyben az átalakulással tály filmjének párhuzamos vonalakat alkalmával, amikor két előadást is tartott.
járó mozgás egyirányú körben jön létre. Az mutató felszíne mikroszkóp alatt; c) 28 A konferencia utáni városnézésen készült
egyirányúságot királis szerkezettel érte el, mm hosszú üvegpálca forgása a folyadék- az alábbi foto
az átalakulás egy C = C kettős kötés körül kristály felületén 365 nm hullámhosszú Simonyi Miklós
történő cis-trans izomerizáció, amit ultra- UV-fény hatására. A négy felvétel 15 sec
ibolya fénnyel váltott ki és ezt termálisan időintervallumban készült és óramutató
indukált helikus inverzió követte elérve járásával egyező forgást mutat 28°, 141°, és
ezáltal a 360 -os körforgást: 226°-os elfordulással az eredeti állapothoz
°
Az elnevezésekben P és M a jobb-kezes, képest; d) a folyadék-kristály film felületé-
ill. balkezes helicitásra utal. A négy szerke- nek képe (atomerő mikroszkópos felvétel).
zet közül a (P,P)-trans-1 molekula a legki- A nm méretű motor által indukált válto-
sebb energiájú (legstabilisabb). 280 nm zás a folyadék-kristály szerkezetében a
hullámhosszú UV-fénnyel történő besugár- filmre helyezett mikroszkópos méretű
zás 60 °C hőmérsékleten beindítja az egy- üvegpálcát forgásra készteti ugyanolyan
irányú körforgást: (P,P)-trans-1(M,M)- irányban, ahogy a film felülete változik. Így
cis-2  (P,P)-cis-2  (M,M)-trans-1  a molekula-motor saját méretének
(P,P)-trans-1  . . . . . mivel ekkor mind a 10000-szeresét képes megforgatni. A
fotoizomerizáció, mind a termikus inverzió motor „üzemanyaga” a fénnyel átadott
lejátszódik. A motor tulajdonképen egy energia.
rotor, a molekula alsó feléhez képest a A fentiekben ismertetett eredmények jel-
felső fél 360°-os körforgást végez kizárólag zik a kémia fejlődését. Míg a XX. század
az óramutató járásának megfelelő irányban első kétharmadában a szerves szintézis a
miközben nem történik racemizáció legbonyolultabb kovalens kötésű vegyüle- A Bioorganikus Kémiai Konferencia
(Nature-1999). teket tudta előállítani, az 1970-es évektől résztvevői, Sauvage a hátsó sorban
A körforgás egyik feltétele a termális kezdve a másodlagos kémiai kötések jelen- bal szélről az első.

Kémiai panoráma 15. szám, 2016. évfolyam 1. szám 7