Et lukket burlignende molekyle, der kan åbnes

Forskere ved Kanazawa University og University of Tsukuba rapporterer i Chemistry - A European Journal syntesen af ​​et lukket molekylærbur med områder, der kan åbnes. Åbningen opnås gennem kemiske reaktioner, der bryder de molekylære enheder, der fungerer som lukninger.

Molekylære bure giver mulighed for at indkapsle ioner eller andre molekyler. Hvis burstrukturen har en 'luge', der kan åbnes eller lukkes på en kontrollerbar måde, det kan fungere som en molekylær port. Nu, Shigehisa Akine fra Kanazawa University og kolleger har designet en ny type molekylær bur med en luge, der åbner gennem en bestemt kemisk reaktion:disulfidudveksling.

Strukturen syntetiseret af forskerne er et metallomolekylært bur, involverer tre koboltioner forbundet med tre cystaminligander. (Cystamin er et organisk disulfid:molekylet har to bundne svovlatomer, til hvilke hver en ethylamengruppe er knyttet.) I sin asyntetiserede konfiguration, buret er lukket.

Eksperimentelle og beregningsmæssige undersøgelser af burets struktur viste, at cystaminliganderne lukker områder, der ellers ville være åbninger. Forskerne spekulerede derfor i, at reaktioner med thiolatanioner ville åbne disse 'blokerede' åbninger, da disulfid -thiolat -anionreaktioner vides at spalte disulfidbindinger, og derfor bryde cystaminer i to dele.

For at teste hypotesen om, at reaktioner med thiolatanioner kan omdanne det oprindeligt lukkede bur til et åbent, Akine og kolleger undersøgte optagelsen af ​​cæsiumioner (Cs+), da disse faktisk ville passe i det åbnede bur.

Forskerne udsatte først molekylerne for cæsiumioner i fravær af thiolationer og overvåger efterfølgende strukturelle ændringer ved hjælp af nuklear magnetisk resonans (NMR) spektroskopi. Efter cirka 14 timer, en 50 procent optagelse af Cs+ var sket. Derefter, den samme procedure blev udført med tilstedeværende thiolationer. Allerede efter en time, en 50 procent Cs+ optagelse blev observeret. NMR -signalet for det åbne bur, imidlertid, blev ikke observeret, tyder på, at kun en lille brøkdel af molekylerne havde åbnet sig.

Yderligere målinger bekræftede, at cæsiumionen virkelig bliver indkapslet i det lukkede bur, og at thiolatanionen, og ikke en amin også til stede i blandingen, forårsager optagelsen af ​​Cs+. Akine og kolleger konkluderer, at "konceptet med det metallomolekylære bur med åbne/lukke funktioner menes at være nyttigt til at konstruere molekylære beholdere, hvor en bestemt gæst kan blive fanget eller frigivet ved ekstern stimulus, og systemer til on-demand gæstoptagelse/frigivelse ville blive anvendt på nye funktionelle systemer med en unik responsiv adfærd. "

Thiolater

Thiolater (også kendt som mercaptider) er salte bestående af en modkation og en thiolatanion, som igen består af svovl fastgjort til en organisk hvile.

Thiolatanioner reagerer med disulfider (to bundne svovlatomer), bryde S-S bindingen.

Shigehisa Akine fra Kanazawa University og kolleger har nu brugt denne kemiske reaktion til at åbne en oprindeligt lukket, burlignende molekyle. De var i stand til først at syntetisere burlignende molekyler med 3 cystaminligander, der lukkede 'huller' i molekylerne. Cystaminer er symmetriske molekyler med et disulfid i centrum. Reaktioner med thiolatanioner bryder cystaminer i to dele, hvilket fører til, at buret har huller, gennem hvilke atomer eller ioner - Akine og kolleger demonstrerede ideen med Cs+ ioner - kan komme ind.