Химики провели рентгеноструктурный анализ веществ с длинными углеродными цепочками

Химики из Китая и США предложили использовать металлоорганический каркас, содержащий фрагмент супрамолеклярного хозяина, для проведения рентгеноструктурного анализа. Они показали, что разные органические соединения, содержащие длинные углеродные цепочки, образуют с таким каркасом кристаллические комплексы. Обычно такие вещества закристаллизовать и проанализировать на дифрактометре не получается, отмечают авторы статьи, опубликованной в журнале Nature.

Рентгеноструктурный анализ — один из самых надежных методов установления структуры органических веществ. Но для его проведения нужен монокристалл анализируемого вещества. А выращивание подходящего кристалла — трудоемкий процесс без гарантированного результата.

Особенно сложно растить кристаллы веществ, состоящих из конформационно подвижных молекул с длинными углеродными цепочками. Чаще всего такие вещества жидкие или маслообразные и не поддаются кристаллизации. И даже если кристаллизация удалась, результат рентгеноструктурного анализа часто оказывается неудовлетворительными из-за разупорядоченности структуры.

Удобный метод анализа таких веществ недавно предложили химики и кристаллографы под руководством Фэй Хэ Хуана (Feihe Huang) из Чжэцзянского университета и Джонатна Зесслера (Jonathan L. Sessler) из Техасского университета в Остине. Они синтезировали металлоорганический каркас из трех исходников — нитрата цинка Zn(NO₃)₂,четырехосновной карбоновой кислоты и замещенного пилларарена, способного образовывать комплексы типа гость-хозяин с неполярными органическими молекулами.

Монокристаллы полученного каркаса химики погружали в жидкие органические вещества, не поддающиеся кристаллизации на несколько минут. При этом молекулы этих веществ заполняли полость пилларареновых фрагментов в структуре каркаса. Затем кристаллы вынимали и анализировали с помощью дифрактометра. Таким образом, ученым удалось установить около 50 структур соединений с длинными углеродными цепочками. Для большинства из них никаких кристаллографических данных ранее получено не было.

Также химики собрали из разных лабораторий 14 веществ с неизвестной структурой и проанализировали их своим методом. Три структуры ученые установили верно, не используя другие аналитические данные. Остальные структуры химики уточнили с помощью ЯМР-спектроскопии и масс-спектрометрии.

Так ученые придумали метод для рентгеноструктурного анализа конформационно подвижных органических соединений. Он сработал одинаково хорошо для веществ с разными функциональными группами.

Недавно мы рассказывали о том, как рентгеноструктурный анализ помог химикам разобраться в структуре метилалюмоксана.