JACS:基于離散金剛烷形Pt(II)金屬籠構筑的鉆石形超分子配位框架


【引言】

超分子配位因其鍵合能力強,高度定向以及動態性質,是構建具有各種結構和功能超分子配位化合物(Supramolecular Coordination Complexes, SCCs)的有效方法。然而,與金屬有機框架(Metal-Organic Frameworks, MOFs)的無限框架結構相比,SCCs在過去幾十多年的時間里僅用于構建離散的超分子組裝體。因此,采用配位相互作用、可逆共價鍵和非共價相互作用等方法,構建各種網絡型結構的多孔骨架材料是非常有意義的。

【成果簡介】

近日,中國西北大學化學與材料科學學院曹利平教授和美國猶他大學Peter J. Stang教授(共同通訊)作者等人,結合超分子配位化合物(SCC)和金屬有機骨架(MOF)的概念,將一種金剛烷形配位籠子作為基本建筑單元實現一種新型鉆石形超分子配位框架結構(Supramolecular Coordination Frameworks, SCFs)。金剛烷超分子配位籠具有四個未配位的吡啶基,在鉆石形框架中作為四面體幾何的四個頂點。因此,這種類金剛石SCF表現出具有兩組孔的金剛烷與亞金剛烷類結構,包括金剛烷類籠的內腔和框架中各個籠之間的延伸的金剛烷類空間。此外,通過在DMSO中加熱蒸發,可觀察到納米尺寸的鉆石形SCF的形貌可控、高度排列的自組裝為微米尺寸的正八面體。本文研究表明超分子配位化合物,在精確構建高度調控的多孔骨架材料中的具有很高的應用潛力。相關成果以Diamondoid Supramolecular Coordination Frameworks from Discrete Adamantanoid Platinum(II) Cages”為題發表在JACS上。

【圖文導讀】

1 SCF-1的構建過程示意圖

金剛烷酸超分子配位籠3,鉆石形超分子配位骨架6和微米八面體SCF-1的構建過程示意圖。

2 不同納米籠的NMR譜圖

(a)1,2,3,4和6納米籠的HNMR譜圖;

(b)1,2,3和6納米籠的P{H}NMR譜圖;

(c)3[M-9OTf]9+的ESI-TOF-MS實驗和計算結果。

3 DMSO中,36號納米籠的DLS

DMSO中,3和6號納米籠的DLS圖。

4 SCF-1的形貌表征和形成機理示意圖

(a-d)SCF-1的SEM圖像;

(e)SCF-1的形成機理示意圖。

【小結】

本文結合離散SCCs和無限MOFs的優點,提供了一種新的策略,逐步構建新型的鉆石形超分子框架(SCF)。SCF與MOFs相比具有MOFs和SCCs的基本特征,既可以具有可預測的,設計良好的結構,也可以具有開放空間和高度有序的結構。因此,這項工作將將框架結構和超分子配位化學領域緊密地聯系在一起。金剛烷超分子配位籠為結點和線性雙官能團Pt(II)配體為基礎的類金剛形超分子配位骨架的逐步構建,這兩個連接器都保持具有特定角度和形貌的特點。此外,這些自組裝的納米正八面體SCF,具有結構可控、高度調節的特點。這種方法能夠調控形貌和有價值屬性(例如顯著孔隙率,良好結構,主客體識別,光學纖維和催化活性)的新框架,這對設計和制備新功能材料儲能,氣體分離,藥物輸送,傳感,多相催化等非常有用。

文獻鏈接:Diamondoid supramolecular coordination frameworksfrom discrete adamantanoid platinum(II) cages(JACS, 2018, DOI: 10.1021/jacs.8b03856)。

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