En ny type metallacrown ether baseret på polyoxometalat åbner forskningsmuligheder

Kroneethere blev opdaget i 1967. De blev derefter modificeret ved at tilføje en metalholdig enhed, hvilket skabte metallacrown ethere. Disse metallacrown ethere har været genstand for intensiv forskning. Afhængigt af den molekylære sammensætning af metallacrown-etherne og deres resulterende arkitektur, kan egenskaberne og derfor anvendelsen af ​​metallacrowne ændres. De har mange forskellige anvendelser i øjeblikket, og igangværende undersøgelser fortsætter med at udvide deres anvendelse.

Blot nogle få af disse omfatter magnetisk køling, billeddannende midler – specifikt som potentielle kontrastmidler i magnetisk resonansbilleddannelse – og enkeltmolekylær magnetisme, som er ved at blive udforsket for sin brug i kvanteberegning.

Mere specifikt, "metallacrown ethers har for nylig tiltrukket sig betydelig opmærksomhed, fordi de selektivt fanger gæstearter, især metalioner og organiske ammoniumkationer. Og denne egenskab kan øge dens anvendelighed i katalyse, magnetisme og protonledere," sagde Dr. Xiao, avisens avisen. hovedforfatter og en videnskabelig forsker ved Institut for Kemi ved Tsinghua University, Beijing.

Ved at vide, hvad der kan gøres med metallacrown-etherne, er der et behov for at fortsætte med at opdage flere typer. Dr. Xiao, medlem af prof. Weis gruppe ved Tsinghua University i Beijing, har studeret modifikation af kroneethere ved hjælp af polyoxometalater (POM) som erstatning for enheder for at skabe en ny type metallacrown ether.

"At kombinere kroneethermolekyler med polyoxometalater ville åbne brede felter for undersøgelser af supermolekylære forbindelser og hybridmaterialer," sagde Xiao. Og de fik succes. "Gennem kovalent modifikation blev polyoxometalater og funktionelle organiske forbindelser på smart måde kombineret for at opnå yderligere udvidelse af deres funktioner."

Deres forskning blev offentliggjort i Polyoxometalates.

Kroneethere er ringformede molekyler, der indeholder flere ethergrupper. Deres navn stammer fra ringformen, der giver molekylerne udseendet af en krone. I sig selv er de stærke bindemidler for positivt ladede alkalimetalioner.

Metallacrown ethere er en slags metallamacrocycle kompleks, der erstatter ethylengrupperne i kronethere helt eller delvist med metalholdige enheder. Sammenlignet med kronether kan de have yderligere funktioner inden for genkendelse, katalyse og magnetisme.

I dette eksperiment kombinerede Dr. Xiao og hendes partnere kroneethermolekyler med polyoxometalater (POM) bestående af tidlige overgangsmetalelementer ved hjælp af kovalente bindinger for at skabe en ny metallacrownether, hvilket udvidede dens anvendelser betydeligt. Vanskeligheden ved dette eksperiment var, at de kun delvist erstattede ethylengrupperne, hvilket er blevet rapporteret før, men det krævede en anden metode end den mere almindelige fuld erstatning.

De inkorporerede også POM, som ikke er blevet brugt til at skabe en metallacrown ether før. Så udfordringen forblev at bygge en polyoxometalatocrone ether med evnen til at fange specifikke gæstemolekyler.

Værten, et større molekyle (i dette tilfælde, metallacrown ether), ville forhåbentlig fange gæsten, et mindre molekyle (i dette tilfælde ammoniak-kationer), i en ikke-kovalent binding svarende til den binding, der forekommer i mange biologiske systemer såsom proteiner.

Der var nogle tidligere beviser for, at ammoniumkationer, som er positivt ladede ammoniumioner, og deres organiske derivater viste lovende som potentielle gæstemolekyler. "Selvfølgelig er det ikke os, der vælger aminokationen som gæst, men selve denne slags metallacrown ether. Gennem nogle eksperimenter fik vi disse vært-gæsteforbindelser," sagde Xiao.

I bund og grund byggede de med succes en polyoxometalatocron-ether, der kan fange ammoniumkationer, og de fik en række værts-gæstekomplekser.

Da han blev spurgt om fremtidig forskning, sagde Xiao:"Udvælgelsen af ​​aminokationer som gæstemolekyler af metallacrown ether har lagt et grundlag for os til yderligere forskning i funktionen af ​​disse forbindelser, såsom genkendelse, ionbytning og katalysatorer." Deres næste skridt "er at forsøge at binde funktionelle aminokationer:såsom alle slags aminosyrer og studere deres relaterede katalytiske egenskaber fra POM. Det er håbet, at et godt iongenkendelsesmiddel eller en specifik katalysator kan screenes."

Flere oplysninger: Fengping Xiao et al, Polyoxometalatocrown ether:En ny type metallacrown ether baseret på polyoxometalat, Polyoxometalates (2024). DOI:10.26599/POM.2024.9140055

Leveret af Tsinghua University Press