This article describes construction of a series of hydrogen-bonding supramolecular clusters in crystals using primary ammonium triphenylacetates, which are recrystallized from non-polar solvents. This selective construction of the supramolecular clusters leads to effective systematical symmetric studies about a correlation between the supramolecular clusters and their components.
Functies van clusters in nano of sub-nanoschaal sterk afhankelijk zijn van niet alleen allerlei onderdelen daarvan, maar ook arrangementen, of symmetrie, hun onderdelen. Daarom is de regeling in de clusters zijn nauwkeurig gekarakteriseerd, vooral voor metaalcomplexen. In tegenstelling hiermee karakteriseringen van moleculair regelingen supramoleculaire clusters bestaande uit organische moleculen zijn beperkt tot enkele gevallen. Dit komt omdat de constructie van supramoleculaire clusters, met name het verkrijgen van een reeks van het supramoleculaire clusters, is moeilijk vanwege de lage stabiliteit van niet-covalente bindingen te vergelijken covalente bindingen. Vanuit dit oogpunt, het gebruik van organische zouten is een van de meest bruikbare strategieën. Een reeks van de supramoleculen kunnen worden geconstrueerd door combinatie van een specifieke organische molecuul met verschillende tegenionen. Vooral primaire ammonium carboxylaten zijn geschikt als typische voorbeelden van supramoleculen vanwege verschillende soorten carbonzurenen primaire aminen zijn in de handel verkrijgbaar, en het is gemakkelijk om combinaties te veranderen. Eerder werd aangetoond dat primaire ammonium triphenylacetates met verschillende soorten primaire aminen specifiek construct supramoleculaire clusters, die bestaan uit vier en vier ammonium triphenylacetates geassembleerd door ladingsgekoppelde ondersteunde waterstofbruggen, in kristallen verkregen uit niet-polaire oplosmiddelen. Deze studie toont een toepassing van de specifieke constructie van de supramoleculaire clusters als een strategie om systematisch symmetrische onderzoek uit te voeren om verduidelijking van correlaties tussen moleculaire regelingen supramoleculen en de soorten en aantallen van de onderdelen. Evenzo met binaire zouten uit triphenylacetates en één soort primaire ammoniums, ternaire organische zouten uit triphenylacetates en twee soorten ammonium construeren supramoleculaire clusters, bieden een reeks van de supramoleculaire clusters met verschillende soorten en aantallen van de componenten.
Supramoleculen zijn fascinerend en belangrijk onderzoek doelstellingen vanwege hun unieke functies, zoals de bouw van supramoleculaire architecturen, het aftasten van ionen en / of moleculen en chirale scheidingen, afkomstig van hun moleculaire herkenning vaardigheden met behulp van flexibele niet-covalente bindingen 1-11. In erkenningen moleculaire symmetrie van supramoleculaire assemblages is een van de belangrijkste factoren. Ondanks het belang is het nog steeds moeilijk om supramoleculen ontwerpen met de gewenste symmetrie door flexibiliteit in aantallen en soorten componenten en hoeken en afstanden van niet-covalente bindingen.
Verduidelijking van de correlaties tussen de symmetrieën van supramoleculen en hun componenten op basis van systematische studies is handig strategie om de bouw van de gewenste supramoleculen bereiken. Hiertoe werden supramoleculaire clusters geselecteerd als onderzoekdoelen omdat zij bestaan beperkt aantal onderdelen eend zijn evalueerbare theoretisch 12-14. Anders dan metaalcomplexen, zijn er een beperkt aantal rapporten construeren supramoleculaire clusters vanwege de lage stabiliteit van niet-covalente bindingen voor het behoud van de supramoleculaire structuren 15,16. Deze lage stabiliteit wordt ook een probleem bij het verkrijgen van een reeks van supramoleculaire assemblages die dezelfde soort structuren. In deze studie, lading geassisteerde waterstofbindingen organische zouten, waarvan een van de meest robuuste niet-covalente bindingen 17-20 zijn voornamelijk gebruikt voor specifieke supramoleculaire assemblages voorkeur 21-32 construeren. Het is ook opmerkelijk dat organische zouten bestaan uit zuren en basen, en dus verschillende soorten organische zouten worden gemakkelijk verkregen door gewoon mengen van verschillende combinaties van zuren en basen. Vooral organische zouten zijn nuttig voor systematisch onderzoek vanwege combinaties van een specifieke component met verschillende soorten tegenionen leiden tot dezelfde soort supramolecular assemblages. Daarom is het mogelijk om structurele verschillen van supramoleculaire assemblages basis van soorten tegenionen vergelijken.
In vroegere werken supramoleculen met 0-dimensionale (0-D), 1-dimensionale (1-D) en 2-dimensionale (2-D) waterstofbinding netwerken primaire ammonium carboxylaten werden bevestigd en gekarakteriseerd uit een oogpunt van chiraliteit 32. Deze multi-dimensionale supramoleculen zijn belangrijk onderzoek doelen in hiërarchische Crystal Design 27 evenals toepassingen te profiteren van hun dimensionaliteit. Bovendien zou de karakterisering van waterstofbruggen netwerken belangrijke kennis over rollen van biologische moleculen omdat alle aminozuren die zijn ammonium en carboxylgroepen. Het verstrekken van richtlijnen om deze supramoleculen verkrijgen afzonderlijk geeft hen meer mogelijkheden in toepassingen. In deze supramoleculen, constructie van supramoleculaire clusters met 0-D waterstofbruggen netwerken relatively moeilijk als aangetoond in statistisch onderzoek 28. Echter, na klaring van de bij het construeren van de supramoleculaire clusters zij selectief aangelegd, en een reeks van de supramoleculaire clusters verkregen 21-25,32. Deze werken maken het mogelijk om systematisch symmetrische studie te verrichten naar de supramoleculaire clusters om component-afhankelijke symmetrische kenmerken van de supramoleculaire clusters te verduidelijken. Daartoe de supramoleculaire clusters primaire ammonium triphenylacetates hebben interessante eigenschappen, dat wil zeggen, hun topologische variëteit waterstofbinding netwerken 24,32, die hun symmetrische functies en chirale conformaties van de component tritylgroepen (figuur 1a doet uitkomen en 1b). Hier methodologieën voor de bouw van een reeks van supramoleculaire clusters gebruik van primaire ammonium triphenylacetates en voor het karakteriseren van symmetrische kenmerken van de supramoleculaire clusters zijn demoneningedikt. Sleutels voor de bouw van de supramoleculaire clusters invoering van volumineuze tritylgroepen en herkristallisatie van het organische zouten van niet-polaire oplosmiddelen. Binaire en ternaire ammonium primaire triphenylacetates werden voor de constructie van de supramoleculaire clusters. Kristallografische studies uit oogpunt van topologieën van de waterstof-bonding netwerken 24,32, topografieën (conformaties) van tritylgroepen 33,34, en moleculaire regelingen analogen van octacoordinated veelvlakken 12 (figuur 1c) onthulde component-afhankelijke symmetrische kenmerken van de supramoleculaire clusters 25.
Een aantal supramoleculaire clusters met gesloten waterstofbruggen netwerken werd succesvol geconstrueerd en gekarakteriseerd uit oogpunt van chiraliteit en polyhedral functiemenu met organische zouten van TPAA, waarbij een tritylgroep is, en verschillende soorten en combinaties van primaire aminen. In deze werkwijze is de kritische stappen invoering van een molecuul met een volumineuze tritylgroep en herkristallisatie van organische zouten uit het molecuul en tegenionen van niet-polaire oplosmiddelen. Dit komt omdat de…
The authors have nothing to disclose.
This work was financially supported by Grant-in-Aid for Scientific Research B (24350072, 25288036) and Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (24108723) from MEXT and JSPS, Japan. T.S. acknowledges Grant-in-Aid for JSPS Fellows (25763), the GCOE Program of Osaka University and Grants for Excellent Graduate Schools, MEXT, Japan.
Triphenylacetic acid | Aldrich | T81205-10G | |
n-Butylamine | TCI | B0707 | |
Isobutylamine | TCI | I0095 | |
tert-Butylamine | TCI | B0709 | |
tert-Amylamine | TCI | A1002 | |
Methanol | Wako | 131-01826 | hazardous substance |
Toluene | Wako | 204-01866 | hazardous substance |
Hexane | Wako | 085-00416 | |
KBr | Wako | 165-17111 |