Kroonethers werden ontdekt in 1967. Ze werden vervolgens aangepast door een metaalhoudende eenheid toe te voegen, waardoor metallakroonethers ontstonden. Deze metallakroonethers zijn het onderwerp geweest van intensief onderzoek. Afhankelijk van de moleculaire samenstelling van de metallacrownethers en de daaruit voortvloeiende architectuur kunnen de eigenschappen en dus het gebruik van de metallacrown veranderen. Ze hebben momenteel veel verschillende toepassingen en lopende onderzoeken blijven hun toepassing uitbreiden.

Slechts een paar hiervan omvatten magnetische koeling, beeldvormende middelen – met name als potentiële contrastmiddelen bij magnetische resonantiebeeldvorming – en enkelmoleculair magnetisme, dat wordt onderzocht voor het gebruik ervan in kwantumcomputers.

Meer specifiek:"metallakroonethers hebben de laatste tijd aanzienlijke aandacht getrokken omdat ze selectief gastsoorten vangen, vooral metaalionen en organische ammoniumkationen. En deze eigenschap kan de bruikbaarheid ervan in katalyse, magnetisme en protonengeleiders vergroten", aldus Dr. Xiao, hoofd van de krant. hoofdauteur en wetenschappelijk onderzoeker aan de afdeling scheikunde van de Tsinghua Universiteit, Beijing.

Wetende wat er met de metallacroon-ethers kan worden gedaan, is er een drang om meer soorten te blijven ontdekken. Dr. Xiao, lid van de groep van prof. Wei aan de Tsinghua Universiteit in Beijing, heeft onderzoek gedaan naar het modificeren van kroonethers met behulp van polyoxometalaten (POM) als vervangende eenheden om een ​​nieuw type metallacroonether te creëren.

"Het combineren van kroonethermoleculen met polyoxometalaten zou brede velden openen voor onderzoek naar supermoleculaire verbindingen en hybride materialen", zegt Xiao. En ze waren succesvol. "Door covalente modificatie werden polyoxometalaten en functionele organische verbindingen op slimme wijze gecombineerd om een ​​verdere uitbreiding van hun functies te bereiken."

Hun onderzoek werd gepubliceerd in Polyoxometalates.

Kroonethers zijn ringvormige moleculen die meerdere ethergroepen bevatten. Hun naam komt voort uit de ringvorm die de moleculen het uiterlijk van een kroon geeft. Op zichzelf zijn het sterke bindmiddelen voor positief geladen alkalimetaalionen.

Metallakroonethers zijn een soort metalmacrocycluscomplex dat de ethyleengroepen van kroonethers gedeeltelijk of geheel vervangt door metaalhoudende eenheden. Vergeleken met kroonether hebben ze mogelijk extra functies op het gebied van herkenning, katalyse en magnetisme.

In dit experiment combineerden Dr. Xiao en haar partners kroonethermoleculen met polyoxometalaten (POM) bestaande uit vroege overgangsmetaalelementen door middel van covalente bindingen om een ​​nieuwe metallacroonether te creëren, waardoor het gebruik ervan aanzienlijk werd uitgebreid. De moeilijkheid bij dit experiment was dat ze de ethyleengroepen slechts gedeeltelijk vervingen, wat eerder is gerapporteerd, maar er was een andere methode voor nodig dan de meer gebruikelijke volledige vervanging.

Bovendien integreerden ze POM, dat nog niet eerder is gebruikt om een ​​metallacroonether te creëren. De uitdaging bleef dus om een ​​polyoxometalatokroon-ether te bouwen met het vermogen om specifieke gastmoleculen op te vangen.

De gastheer, een groter molecuul (in dit geval de metallacroonether), zou hopelijk de gast, een kleiner molecuul (in dit geval ammoniakationen), vangen in een niet-covalente binding vergelijkbaar met de binding die in veel biologische systemen voorkomt. zoals eiwitten.

Er was eerder bewijs dat ammoniumkationen, die positief geladen ammoniumionen zijn, en hun organische derivaten veelbelovend waren als potentiële gastmoleculen. "Natuurlijk zijn het niet wij die het aminokation als gast kiezen, maar dit soort metallakroonether zelf. Door middel van enkele experimenten hebben we deze gastheer-gastverbindingen verkregen", zei Xiao.

In wezen hebben ze met succes een polyoxometalatokroon-ether gebouwd die ammoniumkationen kan vangen en hebben ze een reeks gastheer-gastcomplexen verworven.

Toen hem werd gevraagd naar toekomstig onderzoek, zei Xiao:"De selectie van aminokationen als gastmoleculen door metallacroonether heeft een basis gelegd voor verder onderzoek naar de functie van deze verbindingen, zoals herkenning, ionenuitwisseling en katalysatoren." Hun volgende stap "is proberen functionele aminokationen te binden:zoals allerlei aminozuren en de bijbehorende katalytische eigenschappen van POM te bestuderen. Gehoopt wordt dat een goed ionenherkenningsmiddel of een specifieke katalysator kan worden gescreend."

Meer informatie: Fengping Xiao et al, Polyoxometalatocrown-ether:een nieuw type metallacrowne-ether op basis van polyoxometalaat, polyoxometalaten (2024). DOI:10.26599/POM.2024.9140055

Aangeboden door Tsinghua University Press