Diamantoidi su organski kavezasti spojevi građeni od ugljika i vodika s građom sličnom strukturi dijamanta. Ovi ugljikovodični materijali prirodno se nalaze u nafti, ali i u svemiru, te posjeduju zanimljiva svojstva poput visoke termičke stabilnosti, kemijske otpornosti i visoke mehaničke čvrstoće.

No, za razliku od dijamanta, diamantoidi se mogu selektivno funkcionalizirati, što im omogućuje širok raspon primjena u suvremenoj tehnologiji, poput elektronike i medicine. Jedan od načina njihove funkcionalizacije je povezivanje diamantoidnih podjedinica heteroatomima čime se mijenjaju njihova svojstva, a samim time i otvaraju vrata njihovoj daljnjoj primjeni.

Kemija diamantoida se značajno razvila u protekla dva desetljeća, no još uvijek ima prilika za daljnji napredak. Klasična sinteza diamantoidnih derivata, koja se uvelike provodi u otopini, pati od niza nedostataka te postoje mnogi izazovi kod priprave kompleksnijih diamantoidnih derivata. Naime, takva sinteza je energetski prilično zahtjevna, proizvodi značajne količine otpadnih otapala i ograničena je topljivošću polaznih spojeva te njihovom sublimacijom čak i pri umjerenim temperaturama.

Sada su znanstvenici IRB-a otkrili novi način sinteze diamantoidnih materijala povezanih kisikovim atomom, diamantoidnih etera, koristeći sintetsku metodu mehanokemije.

Jasna Alić Stolar

Mehanokemija kao održiv pristup sintezi

Dr. sc. Jasna Alić Stolar iz Laboratorija za sintetsku organsku kemiju, pod vodstvom dr. sc. Marine Šekutor, u suradnji s dr. sc. Tomislavom Stolarom i dr. sc. Krunoslavom Užarevićem, voditeljem Laboratorija za održivu i primijenjenu kemiju, te dr. sc. Zoranom Štefanićem, voditeljem Laboratorija za kemijsku i biološku kristalografiju, razvila je efikasnu, brzu i okolišno održivu metodu sinteze diamantoidnih etera koja koristi mljevenje reaktanata pomoću kuglica bez prisustva otapala.

Tim znanstvenika s IRB-a je otkrio da je mehanokemijska metoda mljevenja pod povišenom temperaturom ključna za aktiviranje reaktanata i omogućavanje sinteze željenih diamantoidnih etera. Osim toga, kristalne strukture dobivene iz eksperimenata difrakcije rentgenskog zračenja na monokristalu potvrdile su molekulske strukture pripravljenih diamantoidnih etera i dale uvid u njihove intermolekulske interakcije u čvrstom stanju koje su dominirane Londonovom disperzijom.

Prekretnica u polju sinteze kompozitnih diamantoidnih derivata

Prva autorica na radu, dr. sc. Jasna Alić Stolar ističe: "Mehanokemijska sinteza pri povišenoj temperaturi je obećavajuća metoda za učinkovitu i održivu proizvodnju vrijednih diamantoidnih spojeva. Ona nam omogućuje da zaobiđemo nedostatke tradicionalnih metoda sinteze diamantoida, poput ograničene topljivosti i sklonosti sublimaciji čak i pri malo povišenim temperaturama. Prednosti mehanokemijske sinteze uključuju energetsku učinkovitost, eliminiranje potrebe za otapalima u sintezi, korištenje anorganske baze, eliminaciju koraka ekstrakcije, skraćivanje vremena reakcija i povećanje iskorištenja."

Istraživanje ovog projekta ostvareno je u okviru projekata Hrvatske zaklade za znanost voditeljice dr. sc. Marine Šekutor (UIP-2017-05-9653) i voditelja dr. sc. Krunoslava Užarevića (IP-2020-02-4702).