The Power of Click Chemistry for Molecular Machines and Surface Patterning

اتحاد شیمی‌های کووالانسی و غیرکووالانسی که در پیوند مکانیکی آشکار می‌شود، نشان‌دهنده یکی از پیروزی‌های بزرگ شیمیایی در نیم قرن گذشته است. با این حال، تا همین اواخر، تهیه ترکیبات به هم پیوسته مکانیکی اغلب یک فرآیند ناکارآمد و محدودکننده بوده است. این پایان نامه شرح مفصلی از گام‌های بلند برداشته شده برای افزایش دسترسی مصنوعی مولکول‌های به‌هم‌پیوسته مکانیکی اهداکننده-پذیرنده با استفاده از تبدیل‌های شیمیایی بسیار کارآمد و فوق‌العاده خفیف در طول سنتز الگوی آنها ارائه می‌دهد. این انحرافات جدید در سنتز در واقع نقش دگرگون کننده ای ایفا کرده اند در این که معماری های پیچیده تر، مرتبه بالاتر و کاربردی - زمانی فقط یک رویا بودند - اکنون به راحتی در دسترس هستند. به طور خاص، تشکیل پیوندهای مکانیکی در روتاکسان‌ها و کاتن‌های درجه بالاتر از طریق استفاده از شیمی‌های کلیک بسیار کارآمد آسان‌تر شده است. ترکیبات به هم پیوسته مکانیکی حاصل، رسانه‌های مولکولی کاربردی برای مجموعه‌ای از کاربردها از جمله ذخیره‌سازی اطلاعات، تحریک مکانیکی، و آزادسازی دارو هستند.

The union of covalent and noncovalent chemistries manifested in the mechanical bond represents one of the great chemical triumphs of the last half century. However, until recently, the preparation of mechanically interlocked compounds has often been an inefficient and limiting process. This thesis provides a detailed account of the great strides taken to increase the synthetic accessibility of donor-acceptor mechanically interlocked molecules by the application of highly efficient and ultramild chemical transformations during their template-directed synthesis. These new departures in synthesis have indeed played a transformative role in that more complex, higher-order, and functional architectures – once only a dream – are now comfortably within reach. Specifically, the formation of mechanical bonds in higher order rotaxanes and catenanes has become ever easier through the use of highly efficient click chemistries. The resulting mechanically interlocked compounds are functional molecular media for a host of applications including information storage, mechanical actuation, and drug release.