Rozwinięciem idei drabinenów było dodanie kolejnych pierścieni. W ten sposób nowe cząsteczki miałyby się zbliżyć formą do rurek. Krokiem w tym kierunku była optymalizacja drabinenu8-2-2. Nazwa ta oznacza, że w pierścieniu znajduje się osiem pierścieni podstawowych a następne cyfry oznaczają, że jest ich po dwa w każdej czwórce:
Pokazana powyżej cząsteczka została zoptymalizowana na poziomie DFT (Orca4.2.1/B3LYP/def2-SVP/hess-plus) i wszystkie częstości w hessianie okazały się dodatnie. Ta, skąd inąd, krótka rurka zawiera już 96 atomów węgla oraz 16 atomów wodoru. Na tym poziomie obliczeń jest to granica mojej cierpliwości czasowej. Obliczenia trwały niemal sześć dób. Szkoda mi, że większe cząsteczki, które opiszę poniżej zostały jedynie zoptymalizowane na poziomie półempirycznym. Może będzie jeszcze okazja wykonać optymalizację i obliczyć stałe siłowe na wyższych poziomach.
Stosując konsekwentnie dotychczasowe nazewnictwo wykonałem optymalizację drabinenów: 8-3-3 (C128H16), 8-4-3 (C136H16), 8-5-5 (C192H16) oraz ich chiralnych odpowiedników: 8-4-3 oraz 8-4-4. Niestety liczba atomów węgla przy coraz dłuższych rurkach wzrasta szybki i tak dla drabinenu8-7-7 wynosi już 256 atomów tego pierwiastka.
Poniżej został przedstawiony animowany model drabinenu8-5-5 (MOPAC22/PM7), aby dać przedsmak konstrukcji, które można utworzyć i zoptymalizować na wyższych poziomach:
Na zakończenie tego działu, chciałbym pokazać cząsteczki, które są obiektami makrocyklicznymi, a powstały dzięki spolegliwemu interfejsowi graficznemu programu ChemSketch. Optymalizację utworzontch struktur wykonałem za pomocą programu MOPAC22 i metody PM7 bez badania stałych siłowych w hessianie. Mimo tych braków piękno tych cząsteczek zasługuje na publikację.
Pierwszą z nich jest węglowodór makrocykliczny C176H64. Cząsteczka jest wyświetlona z pliku w formacie pdb, dlatego nie zawiera informacji o krotności wiązań. Nie są pokazane również atomy wodoru:
Powyżej pokazaną cząsteczkę rozbudowywałem kilkukrotnie aż do modelu pokazanego poniżej, C272H64:
Ciekawostką jest to, że cząsteczki powyżej są podatne na dodatkową, niezwykła rozbudowę za pomocą ramion homoallenowych, jak przykładowo, ta (C464H64), która przypomina mi swoim kształtem stadion olimpijski:
Pokazałem tu jedynie wybrane przykłady z serii modeli, które powstały i zostały zoptymalizowane jedynie na poziomie MM. Zagadnienie jest znacznie szersze i wymaga bardziej szczegółowego opracowania w przyszłości.
Dopisek 18.03.2024 r. Tak się złożyło, że najprostszy drabinen umknął mi podczas przygotowywania tego działu. Chodzi o cząsteczkę makrocykliczną utworzoną z czterech pierścieni dziesięcioczłonowych połączonych mostkami etinowymi (Orca4.2.1/ B3LYP/ def2-SVP/ hess-plus):