Химики синтезировали циклический полипорфирин с 24 звеньями

С помощью молекул хлорофилла фотосинтезирующие организмы поглощают и преобразуют энергию солнечного света, которую потом используют в своих целях. Причем эти «антенны», которыми организмы поглощают солнечный свет, могут быть построены совершенно по-разному. Например, это могут быть вытянутые цепочки из молекул хлорофилла, между которыми встроены фрагменты белков. А иногда молекулы хлорофилла расположены по кругу в несколько слоев. И чтобы изучать то, как живые организмы поглощают энергию света, химики синтезируют порфириновые цепочки, похожие на те, которые используют фотосинтезирующие организмы.

Чтобы провести циклизацию такой большой порфириновой цепочки, химикам нужно было найти подходящий лиганд. Он мог бы координироваться к ионам металла внутри порфириновых колец и «стягивать» концы порфириновой цепочки друг к другу. Это привело бы к более легкой циклизации.

Чтобы этот план осуществить, химики получили два связанных порфириновых кольца, в центре которых находились ионы цинка. Затем химики взяли лиганд на основе пиридина, способный двумя атомами азота координировать ионы цинка. Они измерили константу связывания этого лиганда с цинковым комплексом, и она оказалась очень большой – около 10⁶ литров на моль. Поэтому лиганд для макроциклизации ученые решили взять тоже пиридиновый – уж очень он хорошо связывался и подходил по геометрии.

Затем, чтобы найти лучший вариант, химики промоделировали взаимодействие нескольких лигандов с порфириновой цепочкой на компьютере. Наиболее подходящий по расчету лиганд состоял из 12 пиридиновых колец, связанных длинными цепочками углеродов и бензольных колец с центральным бензольным кольцом. Причем из-за того, что порфириновая цепочка состояла из 24 звеньев, для координации всех ионов цинка и успешного «стягивания» таких лигандов требовалось две штуки.

Далее химики попробовали провести темплатный синтез порфиринового олигомера. Они взяли порфириновую цепочку из 24 звеньев, добавили к ней два эквивалента лиганда, а затем медный и палладиевый катализаторы. В результате два конца цепочки объединились бутадииновой связкой, и циклический комплекс успешно получился. Затем ионы цинка вытеснили из него избытком пиридина — в результате получился порфириновый олигомер. За счет того что целевая молекула оказалась очень большой с внутренним диаметром около 7 нанометров, химикам удалось посмотреть на нее в сканирующий туннельный микроскоп.