Китайські хіміки синтезували каркас, в якому дві молекули механічно зв'язалися один з одним. Вчені також отримали кілька аналогічних сполук і досліджували їх кристалічну структуру, щоб з'ясувати причини утворення стійкого каркаса. Дослідження опубліковано в.
Молекули можуть зв'язуватися один з одним не тільки ковалентними зв'язками, але і просто механічно. Такий процес невигідний з точки зору ентропії, і щоб він відбувався, потрібен додатковий виграш в енергії. Щоб його досягти, часто використовують іони металів, які пов'язують молекули так, щоб вони могли взаємодіяти потрібним чином. Метод отримання механічно пов'язаних молекул за допомогою координації на іоні металу називають темплатним синтезом.
Вчені отримали величезну кількість молекулярних вузлів, кілець і більш складних структур за допомогою темплатного синтезу. Але без використання металів або інших додаткових реагентів молекули рідко зв'язуються один з одним таким незвичайним чином. Проте в деяких випадках це відбувається за рахунок слабких міжмолекулярних зв'язків, які змушують молекули триматися один за одного в розчині.
Хіміки під керівництвом Чжао Інцзе (Zhao Yingjie) з Університету науки і техніки в Циндао провели реакцію між ароматичним триальдегідом і 1,8-антрацендіаміном, в результаті вийшло з'єднання з молярною масою, вдвічі більшою очікуваною. Хіміки думали, що відбудеться конденсація трьох молекул аміну з двома молекулами альдегіду, але цим реакція не завершилася.
Щоб пояснити таку велику молярну масу продукту, хіміки виростили кристал отриманої речовини і досліджували його за допомогою рентгеноструктурного аналізу. Виявилося, що молекули продукту об'єдналися в пари, кожна з них як пазл входила в сусідню, причому ці бімолекулярні асоціати не розпадалися навіть в умовах реєстрації мас-спектру.
Хіміки провели ще дві реакції з 1,8-антрацендаміном, в кожній вони використовували різні триальдегіди. Продуктами стали схожі розгалужені іміни, проте рентгеноструктурний аналіз їхніх кристалів не виявив утворення міжмолекулярних каркасів. Автори припустили, що перше отримане ними з'єднання утворило каркас через вигідні за енергією взаємодії між кількома ароматичними бензольними кільцями альдегідних фрагментів. На відміну від першого альдегіда з чотирма кільцями, другий містив всього одне, а третій - три.
Щоб підтвердити свою гіпотезу, автори синтезували трифенілбензол - з'єднання, схоже за структурою на вихідний альдегід. У його кристалічній структурі вони виявили знайомий мотив: бензольні кільця розташовувалися один відносно один одного як в каркасному продукті, а відстань між ними вказувала на взаємодію між лід-орбіталями бензольних кілець.
В результаті автори синтезували бімолекулярний каркас без використання іонів металів. Вихід реакції склав 51 відсоток (також у реакційній суміші були присутні 8 відсотків мономерного продукту конденсації). Крім того, додаткові експерименти і дослідження кристалічних структур схожих сполук дозволили виявити причини утворення такого стійкого каркасу.
Хіміки вміють отримувати не тільки полімолекулярні каркаси, а й молекулярні стрічки Мебіуса. вже розповідав про отримання молекули-стрічки на основі гетероцикла з атомом сірки.