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我院周小平/李丹教授团队Coord. Chem. Rev.:咪唑基金属-有机笼的合成、结构和功能

发布时间:发布单位:办公室

近期,暨南大学周小平/李丹教授团队在Coordination Chemistry Reviews期刊上发表了题为“Imidazole-based metal-organic cages: Synthesis, structures, and functions”的综述文章(Coord. Chem. Rev.2022, 455, 214354)。


由金属离子与配体通过配位驱动自组装得到的超分子配合物或离散的配位化合物(如螺旋、链、环等),因为其可设计性及优美的结构,在合成及应用研究中都引起了科学家们的关注,其中金属-有机笼(或金属-有机多面体)作为胶囊类的配合物,是重要的研究对象之一。

该论文系统地介绍和分析了咪唑基金属-有机笼的合成方法:经典的溶液合成法、溶剂热合成法和后修饰合成法;总结了利用边-定向和面-定向自组装策略以及咪唑基团的配位方式多样性进行设计;按照几何构型进行合理分类,如四面体、立方体、八面体、菱形十二面体、五角三四面体、双帽四方反棱柱以及棱柱体等。

论文全面总结不同构型的咪唑基金属-有机笼所具有的潜在功能和应用前景,包括主客体化学、发光材料、磁性、催化、质子传导以及生物效应等:

1)具有不同尺寸、形状、电荷以及亲/疏水性的咪唑基金属-有机笼对不同客体展现出有区别的主客体化学,可用于选择性包封阴离子客体、多环芳香化合物、富勒烯等。同时,还表现出客体诱导的结构自适应性以及牢笼分子特性,可分别用于阴离子以及气体分子的有效封装。另外,作为超分子构筑单元形成晶态的超分子框架结构,可以用于气体、染料以及生物分子的吸附与封装。

2咪唑基金属-有机笼具有的立体空间结构有利于修饰有机发光基团并调节其空间排布,同时可以利用配位作用提供刚性环境用于调节体系的发光性质。此外,所具有的不同空腔以及所形成的多级次聚集体,可通过调控主体与客体荧光分子间的多种超分子相互作用,用于构筑先进的发光材料。

3咪唑基金属-有机笼所具有的密闭空腔可以提供特殊的微环境用于特定有机反应的限域催化,也可以利用配位未饱和的金属位点用于小分子的催化转化以及染料分子的催化降解。

4)通过调节金属离子的种类、价态以及封装客体的种类等方式,可对咪唑基金属-有机笼体系的磁性性质进行有效调控。

5)含有多类型氢键的咪唑基金属-有机笼体系具有较好的质子传导性质。

6咪唑基金属-有机笼在生物相容性方面具有独特的优势,可以有效降低生物毒性,也可以利用其独特的空腔包裹药物分子或荧光分子,以实现药物缓释、生物成像等功能。

论文还分析阐述咪唑基金属-有机笼的结构与性能之间的关系,对该领域未来的发展方向和挑战做了展望。这些系统性的总结为后续设计合成具有先进功能的新型金属-有机笼提供启示作用。此项工作得到国家自然科学基金、广东省自然科学基金等资助支持。

 

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010854521006287