Uproszczenia dekacyklu skondensowanych imidazolin

W. Szczepankiewicz, "Uproszczenia dekacyklu skondensowanych imidazolin", Teneochem.blogspot, 2024, 02.01.

We wpisie na temat dekacyklu skondesnowanych imidazolin pokazałem podwojoną cząsteczkę, która stała się modelem do uproszczeń zaprezentowanych poniżej. Uproszczenia polegały na "wycięciu" atomów pierścieni zewnętrznych i pozostawieniu szkieletu pierścienia wewnętrznego. Powstała struktura miała tendencję do nieestetycznego wyginania się w czasie optymalizacji za pomocą MM (program ChemSketch2015). Z tego powodu atomy azotu zablokowałem poprzez dołączenie pięciu fragmentów (Z)-eteno-1,2-diylowych. Powstałą w ten sposób wieloenaminę poddałem optymalizacji na poziomie DFT (Orca4.2.1/B3LYP/def2-SVP/hess-plus) (Rys. 1):

Rys. 1.Dekaenamina będąca uproszczeniem strukturalnym dekacyklu skondensowanych imidazolin

Narzuca się natychmiast myśl, że zastąpienie fragmentów etenowych np. pierścieniami benzenowymi (albo pirazynowymi) nie tylko prowadzi do utworzenia nowej pochodnej, ale umożliwia konstrukcję bardziej złożonych form płaszczyznowych (Rys. 2):

Rys. 2. Pierwotna cząsteczka połączona za pomocą mostków benzenowych z dwiema innymi - bez atomów wodoru (ChemSketch2015/MM)

Obecność pierścieni benzenowych umożliwia konstrukcję formy kolumnowej przez "podwojenie" przedstawionej wyżej cząsteczki (Rys. 3):

Rys. 3. Forma kolumnowa bez uwidocznionych atomów wodoru (ChemSketch2015/MM)

Tego typu modyfikacje pozwalają na niemal nieograniczone wariacje wielkości płaszczyzn oraz liczby warstw tworzących kolumny. Fascynujące, choć obliczanie ich właściwości wymaga komputerów dużej mocy. Sądzę, że kiedyś to się stanie.

Końcowym etapem tych rozważań było uproszczenie pierwotnego modelu do oktaenaminy (Rys. 4):

Rys. 4. Oktaenamina (Orca4.2.1/B3LYP/def2-SVP/hess-plus)

Co mogę powiedzieć. Te cząsteczki są po prostu ładne. Nie wiadomo, jakie właściwości zasadowe przejawiałyby tutaj atomy azotu. Jest to zagadnienie otwarte.

Postępując konsekwentnie dokonałem kolejnego uproszczenia prowadzącego do heksaenaminy (Rys. 5): 

Rys. 5. Najprostsza z dotychczas badanych heksaenamina (Orca4.2.1/B3LYP/def2-SVP/hess-plus) animacja FirstGlance in Jmol

Oczywiście jest możliwe kolejne uproszczenie prowadzące do tetraenaminy. Nie badałem jednak tej cząsteczki i jej zagadnienie pozostaje otwarte.