Carl Henrik Gørbitz. Kjemisk institutt, UiO

Størrelse: px

Begynne med side:

Download "Carl Henrik Gørbitz. Kjemisk institutt, UiO"

Ingeborg Carlsen
7 år siden
Visninger:

1 Carl enrik Gørbitz Kjemisk institutt, Ui

2 Molekyler 2 etan sukrose

3 Molekyler

4 Molekyler krystall

5 Krystall node linker Crystal engineering, vi lager et supermolekyl

6 Fra organisk syntese til CE mål strukturelement kinetikk antall trinn isomeri motivasjon høydepunkter rganisk syntese molekyl funksjonell gruppe reaktant T* produkt mange cis/trans, R/S m.m. anvendelser, estetikk Vitamin B 12, ginkolide, palytoxin, taxol Crystal engineeering nettverk supermolekylært synton molekyl kim krystall ett (krystallisering) polymorfisme anvendelser, estetikk Predikere krystallstruktur for et molekyl

7 Problem 1 Molekyler er veldig små, vanskelig å sette sammen ett og ett Xe-atomer på Ni-overflate (Don Eigler, 1989)

8 Problem 2 Siden de er så små, må vi sette sammen veldig mange før det blir noe størrelse på det En sukkerkrystall på 1 x 1 x 1 mm inneholder 1, molekyler

9 Konklusjon Å basere seg på å sette sammen molekyler ett og ett når man skal lage porøse materialer synes å være en lite egnet løsning

10 Byggesteiner Må gi byggesteinene innebygget intelligens til å velge riktig

11 Lim

12 Intermolekylære krefter Må være: sterke retningsbestemte To hovedtyper benyttes innenfor CE: ydrogenbindinger Metallkoordinasjon

13 Metallkoordinasjon Enkelte funksjonelle grupper liker å koordinere seg i forhold til metallatomer C N 2 2 Ca C N

14 MFs Metal-rganic Frameworks (MFs) are crystalline compounds consisting of metal ions or clusters coordinated to often rigid organic molecules to form one-, two-, or three-dimensional structures that can be porous (fra Wikipedia) MF-5

15 MFs

16 MFs Zn-dikarboksylat med d = 0.21 og 91% fritt volum Yaghi et al., 2002

17 Noder

18 Noder Seks karboksylatgrupper koordinerer til en Zn 4 cluster

19 Kan vi gjøre dette uten metallioner? Kan vi finne organiske molekyler som kan virke som noder og generere åpne, porøse nettverk? vordan kan vi erstatte metal-karboksylat interaksjonen mellom node og linker?

20 ydrogenbindinger A D A D A D 5,5-dimetylbarbitursyre:N,N -difenylmelamin (Zerkowski, MacDonald & Whitsides, 1994)

21 Supermolekylære syntoner I Corey: Synthons are structural units within molecules which can be formed and/or assembled by known or conceivable synthetic operations Analogt: Supermolkylære syntoner er strukturelle enheter som kan dannes med kjente eller tenkbare intermolekylære interaksjoner etter hva som er mulig med de funksjonelle gruppene som finnes perasjonell definisjon av supermolekylære syntoner: Interaksjonsmønster mellom molekyler som går igjen i mange krystallstrukturer

22 Supermolekylære syntoner II N N N N N N N C N N N C

23 Strukturell robusthet En ønskelig egenskap for et supermolekylært synton er at det er strukturelt robust, dvs. at det dannes med høy sannsynlighet i mange krystallstrukturer Gir en viss grad av forutsigbarhet Eks.: Enkle aromatiske karboksylsyrer gir dimerer med nesten 90% sannsynlighet

24 Strukturell robusthet krystallstrukturen til terftalsyre

25 ydrogenbindinger Multiple bindinger: Styrke Stivhet A Komplemetaritet D A Fremme dannelsed av A:B kontakter A D Unngå A:A og B:B D A A D A D Utfordring: lage 3-D strukturer 1-D tape

26 Karboksylatgruppen ønsket resultat

27 Karboksylatgruppen D A A D vanlig resultat

28 Karboksylatgruppen A D A D alternativt synton

29 Borsyre tetrabutylammonium 5-nitrohydrogenisophthalate 1,4-phenylenediboronic acid Rodriguez-Cuamatzi et al., 2005

30 Sykliske N guanidineanaloger N + N guanidin kation C 3,4,6,7,8,9-exahydro-2-pyrimido(1,2-a)pyrimidinium acetate Cotton & Timmons, 1998

31 Noder Tetraedrisk eller oktaedrisk symmetry Stabile Relativt enkle å syntetisere

32 Adamantanderivater C - Adamantan Ermer, C - C B B Ermer & Lindenberg, 1990

33 Adamantanderivater

34 Adamantanderivater

35 Adamantanderivater Fumarsyrekompleks

36 Krystaller som supermolekyler Lehn: Supermolecules are to molecules and the intermolcular bond what molecules are to atoms and the covalent bond Krystallen til et organisk molekyl er et idealisert eksempel på et supermolekyl Periodisk nettverk av milliarder av molekyler holdt sammen av ikke-kovalente interaksjoner Med kunnskap om vekselvirkninger mellom molekyler kan vi vha. nøye utvalgte byggeklosser lage 3-D nettverk med bestemte egenskaper Crystal engineering

37 Anvendelser Konstruksjon av polare materialer for anvendelser innen ikke-lineær optikk molekylære magneter porøse materialer for lagring molekylære siler sensorer molekylfangere biologiske modellsystemer katalysatorer og mye mer

Like dokumenter

Kjemiske bindinger. Som holder stoffene sammen

Kjemiske bindinger. Som holder stoffene sammen Kjemiske bindinger Som holder stoffene sammen Bindingstyper Atomer Bindingene tegnes med Lewis strukturer som symboliserer valenselektronene Ionebinding Kovalent binding Polar kovalent binding Elektronegativitet,