Kronetrar upptäcktes 1967. De modifierades sedan genom att lägga till en metallinnehållande enhet, vilket skapade metallkronetrar. Dessa metallakronetrar har varit föremål för intensiv forskning. Beroende på metallakronetrarnas molekylära sammansättning och deras resulterande arkitektur, kan egenskaperna och därför användningen av metallkronorna ändras. De har många olika användningsområden för närvarande, och pågående studier fortsätter att utöka deras tillämpning.
Bara några av dessa inkluderar magnetisk kylning, bildframställningsmedel – särskilt som potentiella kontrastmedel vid magnetisk resonanstomografi – och enkelmolekylär magnetism, som undersöks för dess användning i kvantberäkningar.
Mer specifikt, "metallakronetrar har nyligen väckt stor uppmärksamhet eftersom de selektivt fångar gästarter, särskilt metalljoner och organiska ammoniumkatjoner. Och denna egenskap kan öka dess användbarhet i katalys, magnetism och protonledare", säger Dr. Xiao, tidningens tidningsman. huvudförfattare och en vetenskaplig forskare vid Institutionen för kemi vid Tsinghua University, Peking.
Att veta vad som kan göras med metallacrown-etrarna, det finns en drivkraft att fortsätta att upptäcka fler typer. Dr. Xiao, medlem av prof. Weis grupp vid Tsinghua University i Peking, har studerat modifiering av kronetrar med hjälp av polyoxometalater (POM) som ersättningsenheter för att skapa en ny typ av metallakroneter.
"Att kombinera kronetermolekyler med polyoxometalater skulle öppna upp breda fält för studier av supermolekylära föreningar och hybridmaterial", sa Xiao. Och de var framgångsrika. "Genom kovalent modifiering kombinerades polyoxometallater och funktionella organiska föreningar skickligt för att uppnå ytterligare expansion av deras funktioner."
Deras forskning publicerades i Polyoxometalates.
Kronetrar är ringformade molekyler som innehåller flera etergrupper. Deras namn kommer från ringformen som ger molekylerna utseendet av en krona. I sig själva är de starka bindemedel för positivt laddade alkalimetalljoner.
Metallakronetrar är ett slags metallmakrocykelkomplex som ersätter etylengrupperna i kronetrar helt eller delvis med metallinnehållande enheter. Jämfört med kroneter kan de ha ytterligare funktioner inom igenkänning, katalys och magnetism.
I detta experiment kombinerade Dr. Xiao och hennes partners kronetermolekyler med polyoxometalater (POM) som består av tidiga övergångsmetallelement genom kovalenta bindningar för att skapa en ny metallakroneter, vilket utökade dess användningsområden avsevärt. Svårigheten i detta experiment var att de bara delvis ersatte etylengrupperna, vilket har rapporterats tidigare, men det krävde en annan metod än den vanligare fullständiga ersättningen.
Dessutom inkorporerade de POM, som inte har använts för att skapa en metallkroneter tidigare. Så, utmaningen kvarstod att bygga en polyoxometalatokroneter med förmågan att fånga specifika gästmolekyler.
Värden, en större molekyl (i det här fallet metallakronetern), skulle förhoppningsvis fånga gästen, en mindre molekyl (i det här fallet ammoniak-katjoner), till en icke-kovalent bindning som liknar den bindning som sker i många biologiska system såsom proteiner.
Det fanns några tidigare bevis för att ammoniumkatjoner, som är positivt laddade ammoniumjoner, och deras organiska derivat visade lovande som potentiella gästmolekyler. "Naturligtvis är det inte vi som väljer aminokatjonen som gäst, utan den här typen av metallakroneter i sig. Genom några experiment fick vi dessa värd-gästföreningar", sa Xiao.
I huvudsak byggde de framgångsrikt en polyoxometalatokroneter som kan fånga ammoniumkatjoner och fick en serie värd-gästkomplex.
På frågan om framtida forskning sa Xiao:"Valet av aminokatjoner som gästmolekyler av metallakroneter har lagt en grund för oss att fortsätta forskning om funktionen hos dessa föreningar, såsom igenkänning, jonbyte och katalysatorer." Deras nästa steg "är att försöka binda funktionella aminokatjoner:såsom alla typer av aminosyror och studera deras relaterade katalytiska egenskaper från POM. Man hoppas att ett bra jonigenkänningsmedel eller en specifik katalysator kan screenas."
Mer information: Fengping Xiao et al, Polyoxometalatocron ether:En ny typ av metallacrown ether baserad på polyoxometalat, Polyoxometalates (2024). DOI:10.26599/POM.2024.9140055
Tillhandahålls av Tsinghua University Press
