カルコゲン結合マクロサイクルと [2]アニオン認識のためのロタキサン
Jason Y C Lim1, Igor Marques, Amber L Thompson1
1Chemistry Research Laboratory, Department of Chemistry, University of Oxford , Mansfield Road, Oxford OX1 3TA, U.K.
Journal of the American Chemical Society
|February 1, 2017
まとめ
この研究は,アニオン認識のためにカルコゲン結合 (ChB) を利用する新しいマクロサイクルホストを導入する. これらのシステムは,溶液と水性混合物における効果的なアニオン結合を証明し,高度な超分子化学の応用への道を開いています.
科学分野:
- 超分子化学
- 有機化学
- 材料科学
背景:
- 電子欠乏重カルコゲン原子はルイス基とカルコゲン結合 (ChB) を形成し,超分子相互作用を可能にします.
- 溶液相アニオン結合における ChB の応用は,特に非循環系において,新興している.
- ChBドナーをマクロサイクル構造に組み込むことは,宿主-ゲスト化学の拡張の可能性を提供します.
研究 の 目的:
- マクロサイクル宿主内のアニオン結合のための新しい ChBドナーとして,5- ((メチルカルコゲノ) -1,2,3-トリアゾールモチーフを調査する.
- ChBドナー群を備えた機械的に相互接続された [2]ロタキサンを合成し,特徴づけること.
- 有機および水性環境におけるこれらの新しいシステムのアニオン結合能力を調査し,ChBの役割を明らかにする.
主な方法:
- マクロサイクルとロタキサンを含む5- ((メチルカルコゲノ) -1,2,3-トリアゾールの合成
- 構造的特徴とアニオン結合の研究のためのH NMRスペクトロスコーピー.
- 結合メカニズムと選択性を理解するための密度関数理論 (DFT) 計算と分子ダイナミクスシミュレーション.
- アニオン認識中にカルコゲン原子の電子環境を調査するためのSeとTeのNMRスペクトロスコピー.
主要な成果:
- 安定したマクロサイクルの構造に 5- ((メチルカルコゲノ) -1,2,3-トリアゾールモチーフを成功裏に組み込む.
- マクロサイクルの穴内のカルコゲン原子による銅のエンドトープケレーションの実証.
- 活性金属模板の戦略を用いて,ChBドナー群を組み込んだ最初の機械的に相互接続された [2]ロタキサンの製造.
- H NMRと分子モデリングは,ロタキサン宿主によるアニオン結合におけるChBの支配的な役割を確認した.
- 水性混合物における前例のないチャージ・アシストド ChB媒介アニオン結合の観測,カルコゲンフリー同類と比較して明確な認識行動.
- DFTと分子ダイナミクスシミュレーションでは,水中のアニオン選択性は,アニオン水性性および結合ユニットの水分化によって支配されていることが明らかになった.
- SeとTeのNMRは,アニオン結合がカルコゲン原子の局所電子環境にどのように影響するかを直接示した.
結論:
- 5- ((メチルカルコゲノ) -1,2,3-トリアゾールモチーフは,複雑なマクロサイクルおよび機械的に相互接続されたホストシステムを構築するための多用途のCHBドナーです.
- ChBは水性環境でも溶液相アニオン認識に重要な役割を果たします.
- 開発されたロタキサンシステムは,CHB相互作用と溶媒効果の両方によって影響される調整可能なアニオン結合選択性を示す.
- ヘテロ核核磁気共振光学は,CHB媒介によるアニオン認識とそのドナー原子の電子特性への影響を直接示す証拠を提供します.
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