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科学家用抗芳香族化合物的壁构建纳米笼:研究人员构建了一个具有非常不寻常的纳米空间的自组装纳米笼
2020年11月06日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

东京工业大学,剑桥大学和哥本哈根大学的研究人员构建了一个具有非常不寻常的纳米空间的自组装纳米笼:它的壁是由抗芳香族分子制成的,通常认为它们太不稳定而无法使用。


通过推翻有关纳米化学工程极限的假设,该研究创造了一个全新的纳米空间供科学家探索。纳米尺寸的腔已经在化学,医学和环境科学领域找到了一系列有用的应用中国化工网okmart.com


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东京工业大学的山正昌弘(当时的JSPS海外研究研究员)和剑桥大学的乔纳森·尼奇(Jonathan R. Nitschke)等科学家在《自然》杂志上报告了他们的工作,他们描述了一种新型纳米空间的构造。由四个金属离子和六个相同的抗芳烃壁组成的自组装笼子。”


迄今为止,由于固有的不稳定性所带来的挑战,许多团队已经开发出了具有芳香族壁的纳米笼,但没有一个具有抗芳香族化合物的纳米笼。


芳香性是指使环状有机化合物高度稳定的性质,而抗芳香性是指由于环共享的所谓α电子数量不同而具有更高反应性的化合物。(有关这两种化合物之间差异的简要概述,请参阅Antiaromatic分子显示器记录的电导率。)


团队为纳米笼子寻找合适的构件,促使他们进行了Hiroshi Shinokubo及其在日本的同事在2012年进行的研究。


这项研究报告了一种异常稳定的镍基抗芳香族化合物,称为正戊烯醇的合成。然后,利用乔纳森·尼茨克(Jonathan R. Nitschke)和他的小组在子组件自组装方面的专业知识,该团队成功地构建了一个三纳米直径且带有去甲酚骨架的笼子。


为了调查笼子内抗香气的程度,研究小组进行了与核无关的化学位移(NICS)计算。结果表明,去甲肾上腺皮质激素似乎可以共同增强抗芳香性。NICS值在笼子的中央部位始终很高,这表明面板相互增强。


通过封装一系列客体分子(从已经被封装在芳香族笼子中的可乐烯)开始,进一步测试了笼子内部的独特环境。


研究人员假设,当暴露于外部磁场时,芳族壁笼中的客体分子将具有屏蔽作用,而抗芳族壁笼中的客体分子将具有去屏蔽作用。


如理论所预测,核磁共振(NMR)光谱分析揭示了可归因于抗芳香族壁的去屏蔽作用。


研究中测试的所有客体分子均显示出显着的低场化学位移,这是脱屏蔽程度的指标。偏移差异范围为0.7至14.9百万分之几。其中,到目前为止,碳纳米带显示出由抗芳香族环境引起的最高程度的场下偏移。


研究人员说,笼子可以看作是一种新型的NMR位移试剂,这意味着它可以用作结构分析(即解释有机化合物的最佳结构)的有用工具。


未来的工作将集中于研究纳米空间内的化学反应性。


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