Hexameriske lanthanid-organiske kapsler med tertiær struktur, nye funktioner

Metalrettede samlinger er blevet en meget brugt tilgang til at designe sofistikerede og multifunktionelle kunstige komplekser. Talrige diskrete metal-organiske arkitekturer er blevet konstrueret, og deres egenskaber og funktioner er hovedsageligt afledt af de primære og sekundære strukturer af byggestenene.

I kraft af den analoge koordinationsadfærd svarende til overgangsmetallers, anion-templeret syntese og anion-styret samling er blevet brugt i design af unikke supramolekylære arkitekturer. I nærværelse af stærke anion-koordinerende grupper, anion-styret samling vil blive brugt til at programmere den hierarkiske aggregering af metallasupramolekylære komplekser mod højere-ordnede arkitekturer.

I en undersøgelse offentliggjort i Journal of the American Chemical Society , en forskningsgruppe ledet af prof. Sun Qingfu fra Fujian Institute of Research on the Structure of Matter af det kinesiske videnskabsakademi rapporterede det første eksempel på en aniondrevet aggregering af en lanthanid-tredobbelt helikatsamling mod en 4-nm-diameter lanthanid- organisk hexamer.

Spændende chiral-sorterende aggregering mellem P-ΔΔ og M-ΛΛ stereoisomerer af helikater giver anledning til dannelsen af ​​et par (P-ΔΔ)6 og (M-ΛΛ)6 enantiomerer for hexamerer. Øget vandstabilitet og aggregeringsinduceret emissionsforbedring er blevet bekræftet i den forenede hexamer.

Mens helikat er ikke-porøst, emergent gæsteindkapslingsfunktion er blevet realiseret i den centrale chirale lomme af hexamer defineret af seks ligandpaneler fra hvert helikat, som ikke kun kan optage små molekyler, men viser også enantioselektivitet over for chirale terpenlægemidler.

I teorien, hexameriseringen fra to slags helikater kan statistisk give 24 typer stereoisomerer. Imidlertid, forskerne observerede kun homochirale enantiomerer af (P-ΔΔ)6 og (M-ΛΛ)6 i fast tilstand. Den high-fidelity chirale selvsorterende aggregering i opløsning blev også verificeret ved nuklear magnetisk resonans (NMR) differentieringseksperiment Δ-TRISPHAT.

Med aggregering af helikat til hexamer, emissionsintensiteten viste en forbedring på 2,5 gange, sammen med de fotoluminescerende kvanteudbytter steg fra oprindeligt 22,8 % til 46,2 %.

I mellemtiden strukturel integritet af lanthanid supramolekylære arkitekturer er af central betydning for deres biologiske anvendelser. Når vandindholdet steg til 17 %, en stor mængde hvidt bundfald forekom i tilfælde af helikat sammen med forsvinden af ​​signalerne fra helikatet på ¹ H NMR. Under 365 nm ultraviolet (UV) lampe, løsningen var vidne til forsvinden af ​​den karakteristiske røde Eu ^III luminescens og den blå emission fra fri ligand, hvilket indikerer dissociationen af ​​helikatet.

I modsætning, for hexamer, dets signaler forblev på NMR selv med over 50 % vandindhold, hvor opløsningen stadig viste stærkt rødt lys under UV-bestråling.

Ud over vandstabilitet og Aggregation-Induced Emission Enhancement (AIEE) egenskaber, hexamerisk kapsel viste også nye gæsteoptagelsesfunktioner. På grund af kapslens racemiske karakter, forskerne har bemærket diastereomerisk selektivitet, da de brugte enantioprene terpenoider som gæster.

Denne undersøgelse giver ikke kun en gennemførlig strategi til at konstruere mere sofistikerede og multifunktionelle lanthanid-organiske materialer, men belyser også selvsamlingsprocesserne i naturen.