新型超分子受体-杯芳烃离子阱(Calix[4]trap)的介绍及主客体识别机理研究
发布时间:2021-03-18     作者:axc   分享到:
我们设计合成了新型超分子受体——杯芳烃离子阱(Calix[4]trap),它具有和猪笼草类似的结构特点:一端开口,通道口小而内部空腔较大,而它的猎物——金属阳离子进入空腔后会被困在其中 (图1)。
通过一锅法合成策略 (图2),将**的冠醚结构置于受限空间中。**加入钾盐,使超分子受体2a发生构象翻转,之后利用烯烃复分解关环反应将超分子的构象锁定。由于冠醚两侧的离子络合通道被屏蔽,离子只能从狭长的离子络合孔道进入超分子受体内部。因此,通过结构改造,**的冠醚转变成空间受限的离子阱。利用穴醚攫取络合的钾离子,即可得到不含金属离子的杯芳烃离子阱。实验结果表明,在毫摩级别浓度下,一价离子,比如钾、铷离子完全进入杯芳烃离子阱3a的速率很快,仅需数秒,但逃离的速率却非常慢,半衰期为数小时至数天,可以确保离子的可控释放。
通过对络合热力学与动力学数据的测量,发现铯离子与杯芳烃离子阱3b之间的络合极慢。进一步研究表明,在铯离子进入杯芳烃离子阱的空穴前,与离子阱入口处有弱的相互作用;而随着时间延长,铯离子慢慢进入到空穴内部。离子进入杯芳烃离子阱之前先被快速识别,然后再被“吞”入内部空腔 (图4),因此这种独特识别机制可望用于设计智能分子识别系统。
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