在一个晶体一维 (1D) 柱状旋转阵列的动力中测试和确定子钥匙

科学领域:

• 固态化学
• 超分子化学
• 材料科学

背景情况:

• 分子旋转器对于开发先进材料至关重要.
• 了解晶体环境中的转子动力学是控制材料性能的关键.
• 基于类固醇的分子旋转器具有独特的结构和功能特性.

研究的目的:

• 研究基于 mestranol 的分子旋转器的固态包装和旋转动力学.
• 探索将一个更大的化分子旋转器 (作为"子钥匙") 纳入主机旋转器的动态的影响.
• 量化与不同旋转运动相关的能量和阻.

主要方法:

• 分子旋转器1的结晶与分子旋转器2的不同度.
• 进行X射线结晶学以确定结晶包装和乱.
• 固态核磁共振 (2H NMR) 线形状分析和放松测量 (T1).

主要成果:

• P32晶体形式具有1D嵌旋转器的螺旋阵列.
• 旋转动力学包括180°的跳跃和更慢的85°的跳跃.
• 180°跳跃的能量障碍是 ΔH‡ = 2.7 ± 0.1 kcal mol−1 和 ΔS‡ = -5.0 ± 0.5 cal mol−1 K−1.
• 85°跳跃的能量障碍是 ΔH‡ = 2.2 kcal mol−1 和 ΔS‡ = -23 cal mol−1 K−1.
• 更大的旋转器2的度增加显著扰乱了旋转器1的动力.

结论:

• 这项研究阐明了基于类固醇的分子旋转器在固态中的复杂旋转动力学.
• 整合一个"子钥匙"旋转器有效地阻碍主旋转器的运动,证明了动态控制的方法.
• 这些发现为设计和设计分子机器和功能晶体材料提供了宝贵的见解.