Rys. 1. Atom węgla z czterema różnymi podstawnikami w narożach sześcianu według hipotezy van 't Hoffa i LeBella^2-3.  W idealnym przypadku wiązania CA, CB, CD i CE są równe, podobnie jak wszystkie kąty z wierzchołkiem na atomie węgla (ACB, ACD, ACE, ect.). Kiedy podstawniki A, B, D, E są różne, wtedy cząsteczki CABDE i jej zwierciadlanego odbicia CBADE (tak jak lewej i prawej ręki) nie da się nałożyć na siebie.

Węglowodorami o nietypowej budowie przestrzennej są m. in. hipotetyczne lub znane cząsteczki zawierające płaskie 2⁵(rys. poniżej) lub inwertowane 3⁶ atomy węgla, płaskie 4⁷ lub znacznie pofałdowane 5⁸ pierścienie cykloheksanowe i inne molekularne "dziwactwa".

2 3 4 5

      Innym przykładem pięknych nietypowych struktur są cząsteczki o rozróżniających (ang. distinct) właściwościach topologicznych: takie jak endohedralne kompleksy fulerenów, przykładem jest 6⁹, olimpiadan 7¹⁰ i węzeł 8¹¹. Przy okazji chciałam złym słowem wspomnieć językoznawców, którzy wymagają, abyśmy fulereny pisali przez jedno ,,l''. W języku polskim niewątpliwie istnieje tendencja, żeby podwójne litery w słowach obcojęzycznych (np. collection, intelligence, allocation, itp.) zastępować pojedynczymi. Ale, po pierwsze, proces ,,gubienia'' jednej litery trwał na ogół długo a, po drugie, słowo fuleren (po ang. fullerene) pochodzi od nazwiska architekta Buckminstera Fullera. W związku z tym regułę, że słowo ,,fuleren'' mamy pisać przez jedno ,,l'' uważam za dziwaczną i bardzo utrudniającą życie naukowcom piszącym swoje prace po polsku i angielsku.

Endohedralny kompleks fulerenu H₂@C₆₀ 6     

Olimpiadan 7 i schemat połączeń jego pięciu pierścieni. 

Węzeł 8 otrzymany przez grupę Sauvage�a i Dietrich-Buchecker¹¹ i jego schemat połączeń.

Węglowodory o nietypowej budowie przestrzennej są fascynujące^{2, 4}, ich syntezy są bardzo trudne i stanowią prawdziwe wyzwanie. Na przykład kuban 9: jego synteza została opublikowana w 1964 przez Eatona ze współpracownikami¹². Nie było wtedy mowy o żadnych zastosowaniach, chemicy po prostu chcieli otrzymać tę bardzo symetryczną, piękną i trudną do syntezy cząsteczkę. Co ciekawe, ale dowiedzieliśmy sie o tym dużo później, utajnione badania polinitrowania kubanu prowadzono przez ok. 30 lat w armii amerykańskiej chcąc otrzymać obiecujący materiał wybuchowy oktanitrokuban 10¹³. Kuban jest również uważany za potencjalny lek na HIV¹⁴.

9

Kiedyś napiszę więcej o niezwykłych cząsteczkach o nietypowej budowie przestrzennej, teraz chciałabym przedstawić syntetyczną pracę na temat antropomorficznych cząsteczek, takich jak przedstawione u góry strony nanodziecko 1, nanotancerze 11 i 12, oraz dwie grupy nanoludzików 13 i 14. Ta ostatnia stanowi powiązaną wiązaniami tiolowymi z podłożem pojedynczą warstwę. Nazwa tych cząsteczek została oczywiście utworzona przez analogię do liliputów, malutkich ludzików z Podróży Guliwera. Należy podkreślić, że w naszych  szalonych czasach, w których wszyscy gonią za zastosowaniami, bardzo dobrze opisaną i udokumentowaną pracę Chanteau i Tour¹ przeprowadzono, podobnie jak w przypadku syntezy związków 2 - 9, dla czystej przyjemności, oraz po prostu żeby pokazać, że autorzy potrafią otrzymać takie cząsteczki, jakie sobie zamarzyli. Oczywiście nie wyklucza to, że dla różnych niezwykłych cząsteczek nie zostaną w przyszłości zaproponowane jakieś zastosowania. Podkreślmy jednak jeszcze raz, że otrzymano je po raz pierwszy dla czystej frajdy.

11   12

  13

14

   Literatura

1. Chanteau, S. H.; Tour, J. M., Anthropomophic molecules. J. Org. Chem. 2003, 68, 8750.

2. Dodziuk, H., Ed., , Strained Hydrocarbons. Beyond van't Hoff and Le Bel Hypothesis. With Foreword by Roald Hoffmann. Wiley-VCH Weinheim, 2009.

3. (a) van't Hoff, J. H., Atoms in Space. Nederl. Sci. Exactes Nat. 1874, 445; b) van't Hoff, J. H., Die Lagerung der Atome im Raume. third ed.; Druck und Verlag von Friedrich Vieweg und Sohn: Braunschweig, 1908.

4. Dodziuk, H., Modern Conformational Analysis. Elucidating Novel Exciting Molecular Structures, Rozdział 5, str. 119-134. VCH Publishers: New York, 1996.

5. (a) Hoffmann, R.; Alder, R.; Wilcox, J., C. F., , Planar carbon. J. Am. Chem. Soc. 1970, 1970, 4992; (b) Dodziuk, H., Modern Conformational Analysis. Elucidating Novel Exciting Molecular Structures, str. 157-211. VCH Publishers: New York, 1995.

6. Wiberg, K. B., [1.1.1]Propellane. Chem. Rev. 1989, 89, 975.

7. Dodziuk, H., Planar cyclohexane. Bull. Chem. Soc. Japan 1987, 60, 3775.

8. Dodziuk, H.; Nowinski, K., Highly strained hydrocarbons. Bull. Pol. Acad. Sci. Chem. 1987, 35, 195.

9. Dodziuk, H., Endohedral fullerene complexes. J. Nanosci. Nanotechnol. 2007, 7, 1102.

10. Amabilino, D. B.; Ashton, P. R.; Reder, A. S.; Spencer, N.; Stoddart, J. F., Olympiadane. Angew. Chem. Int. Ed. 1994, 33, 1286.

11. Dietrich-Buchecker, C.-O.; Sauvage, J.-P., Knot. Angew. Chem. Int. Ed. 1989, 28, 189.

12. Eaton, P. E.; Cole, T. W., Cubane synthesis. J. Am. Chem. Soc. 1964, 86, 962, 3157.

13. https://en.wikipedia.org/wiki/Octanitrocubane Octanitrocubane.

14. https://www.chm.bris.ac.uk/webprojects2004/hook/applications/#Pharmaceuticals, Cubane pharmaceuticals. 2004.

Układ html: K. Rochowicz