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溶液中陰離子識別主要依靠靜電作用?

來源: X-MOL 2017-09-18 16:21:17

想必大家對主客體化學的概念并不陌生。主體最初是指人工合成的有機大環分子,客體往往是體積較小的離子或者分子,主客體之間依賴非共價的弱相互作用力進行可逆的識別。主客體化學在現代化學中又稱為超分子化學,這門學科雖仍處于發展期,但其潛在的應用前景涵蓋了其他化學學科不曾涉及的領域。其中一個著名的例子是分子機器,Sir J. Fraser Stoddart、Jean P. Sauvage以及Ben L. Feringa因為在分子機器領域的貢獻而獲得了2016年的諾貝爾化學獎。


筆者要跟大家探討的是以陰離子為客體的超分子化學。陰離子較陽離子在以往很長一段時間被忽略。隨著社會對可持續發展的需求日漸增加,陰離子的重要性得到超分子化學家們越來越多的認識和重視。陰離子廣泛參與清潔能源、環境整治、農業和水資源生產,又與基礎化學學科息息相關,例如有機分子催化、材料科學以及藥物化學。


目前在主體的設計上化學家們大多采用嘗試法。利用電腦輔助分子設計(Computer-Aided Design, CAD)雖然可以大大提高候選主體的數量從而提高理想主體的發現概率,但是目前化學家們還無法準確預測主客體在溶液中的結合自由能,這使得CAD這一現代技術不能在該領域發揮作用。今天給大家帶來的故事可以說為CAD的應用打開了一扇大門,更是對陰離子主體投入實際應用提供了更多的可能。故事的分子主角,Triazolophane,是時任美國印第安納大學布魯明頓分校(Indiana University Bloomington)化學系助理教授的Amar H. Flood(圖1)課題組在2008年發現合成的化合物。


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