本文描述了2nm高的擬人分子合成過程細節,利用化學合成的工具,在製備最廣泛認可的結構(類似人類的結構)同時,可以達到設計微型化的最終目的。相關論文以題目為“Synthesis of Anthropomorphic Molecules: The NanoPutians”於2003年發表在Journal of Organic Chemistry期刊上。由於合成的奈米小人十分有趣,截止到2021年1月此文章的瀏覽量高達43422次,引用量也達61次。
論文連結:
https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jo0349227
使用化學合成工具,可以達到設計上的終極小型化。大眾認為化學結構是透過複雜演算法形成的難以掌握的抽象概念,除非分子類似於C60這樣的宏觀物體。可以說,最廣為人知的結構是那些與人類相似的結構。在這裡,作者了合成2奈米高的擬人分子,其中既有單體形式的,也有聚合形式的。首先是小身體的合成方法,然後給小人帶上不同種類的帽子,讓他們跳舞手拉手等。
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圖1.奈米小人上半身和下半身的合成方法。
這些擬人實體被稱為NanoPutians。先單獨合成身體頂部和底部部分,然後連上“腰部”製備而成,因此構成了一種聚合合成方法。上半部分如圖1所示。對1,4-二溴苯進行碘化,得到產率較高的1,4-二溴苯,然後將4,3-二甲基丁烯與1偶聯得到2。2的甲醯化5透過鹵化鋰交換完成,然後用DMF淬火得到醛3。在催化量的對甲苯磺酸存在下,使用1,2-乙二醇將醛保護為縮醛,並透過Dean-Stark阱共沸去除水。為了製備下體片段,將硝基苯胺溴化得到6,其進一步轉化為重氮鹽並還原以去除重氮部分(方案2)。然後用Sandmeyer反應制備重氮鹽,然後碘化得到二溴二苯9。後一種化合物透過Pd/Cu混合催化劑與三甲基矽乙炔(TMSA)偶聯得到10。二溴丙烯10與2當量1-戊炔11的類似偶聯。然後將化合物11在鹼性甲醇中脫溶,得到奈米莆田的下半部分12。嘗試將4偶聯到炔烴得到了低產率(<10%)的所需產物,這是由於溴代芳烴在存在空間阻礙的鄰位部分的情況下反應性差。因此,溴化物透過鹵化鋰交換和1,2-二碘乙烷淬火與碘化物交換,得到5作為頂體部分。
圖2。在催化酸和微波爐的存在下,用一系列1,2-或1,3-二元醇對NanoKid進行處理,以影響縮醛交換和頭部轉化,從而產生一系列新的NanoPutians,稱為NanoProfessionals。
圖3.使小人舞動起來。
圖4.讓小人手拉手得到聚合物。
總之,合成了一系列單體、二聚體和聚合物擬人分子。這些擬人實體被稱為NanoPutians。這些代表了擬人化設計的最終小型化。Nature對該論文進行了超高評價,認為人型分子幫助學生學習化學。(文:愛新覺羅星)