Modifica delle gabbie organiche al titanio per il riconoscimento e la separazione degli isomeri molecolari

Le gabbie organiche a base di metallo (MOCs) con cavità uniche hanno attirato notevole attenzione nella ricerca. I loro spazi interni idrofobi accessibili possono assorbire e orientare le molecole ospiti utilizzando interazioni supermolecolari, rendendoli ampiamente applicabili all’incapsulamento molecolare, tra le altre applicazioni.

La spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR) e la spettrometria di massa a ionizzazione con spruzzo elettrospray (ESI-MS) sono comunemente utilizzate per investigare le interazioni ospite-ospite tra la MOC ospite e le specie ospiti assorbite. Tuttavia, lo studio del comportamento dei complessi ospite-ospite a livello molecolare rimane una sfida, perché sono richiesti cristalli singoli di alta qualità della MOC ospite per realizzare lo scambio ospite e l’analisi della struttura utilizzando i metodi convenzionali di diffrazione dei raggi X.

In uno studio pubblicato in Angewandte Chemie International Edition, il gruppo di ricerca guidato dal prof. Zhang Jian dell’Istituto di ricerca sulla struttura della materia della Accademia Cinese delle Scienze di Fujian, ha riportato la modifica post-assemblaggio delle gabbie organiche omochirali al titanio per il riconoscimento e la separazione degli isomeri molecolari.

I ricercatori hanno esteso e fissato la MOC chirale pre-sintetizzata in un telaio poroso, migliorandone la stabilità cristallina allo stato solido e consentendo lo studio del comportamento ospite-ospite a livello molecolare.

Utilizzando la MOC chirale come precursore, i ricercatori hanno sintetizzato una coppia di reticoli basati su gabbie al titanio polinucleare (PTC)-236(Δ e Λ) di dimensioni regolabili e omochirali utilizzando una reazione post-assemblaggio. Hanno costruito il telaio microporoso tridimensionale di PTC-236 utilizzando le gabbie ΔΔΔΔ- o ΛΛΛΛ-[Ti4L6] con catene bimb zinco elicoidali a tre fili sinistre o destrorse (bimb = 4,4′-di(1H-imidazol-1-yl)-1,1′-bifenile).

I ricercatori hanno scoperto che PTC-236 era altamente stabile in aria, acqua e altri solventi e possedeva canali a pori chirali nel suo telaio ospite e ricchi siti di riconoscimento forniti dai gruppi delle gabbie. Queste caratteristiche hanno facilitato lo studio di PTC-236 in chimica ospite-ospite tramite una trasformazione da singolo cristallo a singolo cristallo. Hanno utilizzato PTC-236 per le analisi di diffrazione dei raggi X di più di 20 ospiti, tra cui benzene (PhH) e i suoi derivati, nitrili aromatici/alifatici e molecole di alcol aromatici.

I ricercatori hanno anche rivelato che il materiale mostrava capacità di riconoscimento e separazione selettiva per gli isomeri Cinnamonitrile con una separazione fino al 95%. Possono osservare chiaramente le interazioni ospite-ospite tra la gabbia di titanio e gli ospiti catturati.

Questo studio fornisce una nuova strategia per la combinazione ordinata di MOC strutturalmente ben definite in telai porosi funzionali, espande l’uso delle MOC in fase solida e sviluppa un nuovo sistema di assemblaggio multistadio controllato per i materiali di separazione degli isomeri.

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