Badania

Wprowadziliśmy strategię fold-in służącą do syntezy zakrzywionych cząsteczek aromatycznych. W tej metodzie makrocykliczny prekursor poddaje się reakcji generującej naprężenie, co prowadzi do powstania zdeformowanego układu sprzężonego. Metoda fold-in szczególnie dobrze nadaje się do syntezy cząsteczek o kształcie misy, pasa i siodła, ale może być również stosowana do otrzymywania płaskich makrocykli koronoidowych.

Przykłady cząsteczek otrzymanych w naszym laboratorium metodą fold-in obejmują molekularną meduzę, nazwaną chryzaorolem, trójkątny pas karbazolowy oraz chryzaoreny zawierające podjednostki fluorenowe. Oktulen, hiperboliczny analog kekulenu, również został otrzymany w reakcji typu fold-in i wykazał zaskakującą zdolność wiązania anionów chlorkowych.

Badamy również alternatywne podejścia do silnie naprężonych układów aromatycznych. W szczególności pokazaliśmy, że silnie naprężone nieklasyczne zakończenia nanorurek można otrzymać z nienaprężonych prekursorów za pomocą "zsynchronizowanego homosprzęgania", procesu obejmującego pośrednie wielordzeniowe metalacykle. W nowszych badaniach wykorzystaliśmy strategię maskowanego fenylenu, pierwotnie opracowaną do syntezy cyklicznych nanoobręczy, aby otrzymać lemniskatę molekularną charakteryzującą się sprzężeniem radialnym.

Ogólne omówienie metod syntetycznych stosowanych do budowy zakrzywionych cząsteczek aromatycznych można znaleźć w naszym artykule przeglądowym.

Rozbudowa motywów heterocyklicznych w dwóch wymiarach prowadzi do heteroatomowych analogów nanografenów, interesujących jako barwniki i materiały dla elektroniki organicznej. Nasz zespół opracował kilka typów takich związków, w tym peryferyjnie rozbudowane porfiryny i azakoroneny. Te bogate w elektrony układy mogą pełnić funkcję ciekłych kryształów, wieloelektronowych donorów oraz przełączników aromatyczności.

Opisaliśmy syntezę donorowo-akceptorowych bloków pirolowych, które można wykorzystać do budowy różnych chromoforów oligopirolowych, w tym porfiryn, azakoronenów o kształcie płatka śniegu lub śmigła, a także bipirolowych bumerangów, z których część przyjmuje trwałe konfiguracje chiralne. Te układy donorowo-akceptorowe silnie absorbują promieniowanie w zakresie widzialnym i bliskiej podczerwieni i mogą być stosowane m.in. jako barwniki w przeciwdrobnoustrojowej terapii fotodynamicznej. Inną ważną cechą tych cząsteczek jest zdolność przyjmowania wielu elektronów, w przypadku azakoronenów nawet do dziesięciu, co czyni je interesującymi jako materiały do magazynowania ładunku.

Aromatyczne układy oligorodnikowe są intensywnie badane od ponad wieku ze względu na wyjątkową strukturę elektronową i potencjalne zastosowania. Nasze badania nad koronoidami i nanografenami stwarzają możliwość budowy szkieletów oligorodnikowych. W ramach tych prac opisaliśmy syntezę w pełni sprzężonego [4]chryzaorenu, który ma zdolność rozszczepiania cząsteczek jodu, łącząc przełączanie redoks z chemią receptorów anionowych. Równolegle opracowaliśmy skuteczną strategię otrzymywania diindenofenantrenu, stabilnej pochodnej węglowodoru Cziczibabina. W naszych badaniach nad donorowo-akceptorowymi nanografenami zaprojektowaliśmy 139-elektronowy rodnik azakoronenowy, który odwracalnie rekombinuje do olbrzymiego dimeru o strukturze kanapkowej.