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溶液中阴离子识别主要依靠静电作用?

来源: X-MOL 2017-09-18 16:21:17

想必大家对主客体化学的概念并不陌生。主体最初是指人工合成的有机大环分子,客体往往是体积较小的离子或者分子,主客体之间依赖非共价的弱相互作用力进行可逆的识别。主客体化学在现代化学中又称为超分子化学,这门学科虽仍处于发展期,但其潜在的应用前景涵盖了其他化学学科不曾涉及的领域。其中一个著名的例子是分子机器,Sir J. Fraser Stoddart、Jean P. Sauvage以及Ben L. Feringa因为在分子机器领域的贡献而获得了2016年的诺贝尔化学奖。


笔者要跟大家探讨的是以阴离子为客体的超分子化学。阴离子较阳离子在以往很长一段时间被忽略。随着社会对可持续发展的需求日渐增加,阴离子的重要性得到超分子化学家们越来越多的认识和重视。阴离子广泛参与清洁能源、环境整治、农业和水资源生产,又与基础化学学科息息相关,例如有机分子催化、材料科学以及药物化学。


目前在主体的设计上化学家们大多采用尝试法。利用电脑辅助分子设计(Computer-Aided Design, CAD)虽然可以大大提高候选主体的数量从而提高理想主体的发现概率,但是目前化学家们还无法准确预测主客体在溶液中的结合自由能,这使得CAD这一现代技术不能在该领域发挥作用。今天给大家带来的故事可以说为CAD的应用打开了一扇大门,更是对阴离子主体投入实际应用提供了更多的可能。故事的分子主角,Triazolophane,是时任美国印第安纳大学布鲁明顿分校(Indiana University Bloomington)化学系助理教授的Amar H. Flood(图1)课题组在2008年发现合成的化合物。


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