Команда академика Чжу Вэйхуна из Восточно-Китайского университета науки и технологий обнаружила необычную реакцию в молекулах диартилетенов — они могут перестраиваться под действием света благодаря переносу протона внутри молекулы.

Интрамолекулярный перенос протона (IPT) — когда протон (ядро атома водорода) перепрыгивает с одного атома в молекуле на другой, не покидая ее. Как если бы вы переливали воду из одного стакана в другой, не выходя из комнаты. Это меняет свойства всей молекулы и может запускать неожиданные реакции.

Ученые добавили к активным атомам углерода альдегидные и карбоксильные группы, и оказалось, что от этого зависит, как молекула реагирует на свет.

Результаты опубликованы в издании CCS Chemistry.

Если поставить две альдегидные группы (BBTE-al), молекула ведет себя классически — обратимо меняет цвет под ультрафиолетом. Но если заменить их на карбоксильные (BBTE-ac), происходит нечто неожиданное: вместо обычного превращения молекула перестраивается в сложную полициклическую структуру.

Как это работает

Сначала идет стандартное замыкание кольца, но затем протон внутри молекулы перескакивает, вызывая отрыв карбоксильной группы. В итоге получается новая ароматическая система. Это подтвердили спектроскопией и квантово-химическими расчетами.

Любопытно, что если карбоксильные группы превратить в амиды, фотохромные свойства возвращаются. Это значит, что реакцией можно управлять, меняя заместители.

Почему это важно

• Открыт новый способ синтеза сложных ароматических соединений просто светом — без нагрева и катализаторов.
• Можно проектировать молекулы с заданными свойствами, например, для оптоэлектроники или сенсоров.

Исследование показало, что внутренние атомы углерода в диартилетенах — это «горячие точки», где можно запускать необычные превращения. Теперь ученые хотят проверить, какие еще группы могут вызывать подобные перестройки.

Это исследование — не просто красивая фундаментальная наука. Оно дает инструмент для «молекулярного конструктора»: теперь можно создавать сложные ароматические структуры одной лишь вспышкой света, минуя многоступенчатый синтез. В перспективе это упростит разработку органических полупроводников, флуоресцентных меток или даже лекарств, активируемых светом. Например, можно представить материал, который меняет проводимость не от температуры, а от определенной длины волны.

Однако хотя работа и впечатляет, авторы не до конца изучили стабильность полученных полициклических структур. В статье нет данных о том, как они ведут себя при длительном освещении или в агрессивных средах. Если продукт распадается за несколько часов, практическое применение окажется под вопросом.

Ранее ученые нашли в космосе органику удивительного происхождения.