"Разбери семь мешков фасоли — белую отдели от коричневой" (с)

Nature Chemistry рассказывает нам про очередное удачное молекулярное сито.

Вообще разделение разнообразных веществ за счёт избирательной сорбции - история древняя, её надо отсчитывать как минимум от момента изобретения хроматографии М.С.Цветом в 1900 году.

Вторая половина ХХ века принесла с собой моду на разделение молекул за счёт удачно подобранного размера пор в структуре цеолитов. Топология цеолитных каркасов чрезвычайно разнообразна и поддаётся тонкой настройке за счёт модификации их состава, так что на сегодня найдены каркасы, подходящие для самых разнообразных задач.

В последнее время вместо чисто неорганических цеолитных каркасов всё чаще строят металлорганические или чисто органические. Здесь возникает ещё одна степень свободы: органические молекулы достаточно гибкие, чтобы изменять конфигурацию прямо в процессе сорбции-десорбции. Кроме того, взаимодействие может определяться не только размерами структурных пор, но химическими свойствами заместителей, ориентированных внутрь поры.

И вот группа китайских товарищей синтезировала вот такую молекулу

и выяснила, что если из неё выращивать кристаллы, то цианогруппы образуют довольно прочные водородные связи с атомами водорода в бензольных кольцах и в итоге возникает вот такая сетка

И эта сетка обладает замечательным свойствам: молекула этилена C2H4 в неё входит, а вот молекула этана C2H6 - уже не очень. А если нагреть её до +60ºC - при разумных давлениях не входит вообще. Таким образом, если взять смесь этилена и этана, то из неё можно без особых усилий получить чистый этилен.

Дополнительно был сделан рентгеноструктурный анализ и показано, что молекулы сорбированного этилена лежат в порах не как попало, а очень даже упорядоченно. Так что очень похоже, что селективная сорбция - не просто геометрический эффект, а результат взаимодействия каркаса с π-орбиталями этилена.