Feihe Huang'ın Zhejiang Üniversitesi'ndeki araştırma grubunda, işlevselleştirme ve uygulamalar için supramoleküler kimyayı keşfetmeye odaklanıyoruz. Bu projeyi üç yıl önce supramoleküler kimya ve kristal çerçeve malzemeleri arasındaki disiplinlerarası araştırmalarda başlattık. Bu projede, “supramoleküler yerleştirme” kavramını gündeme getiriyoruz ve bu stratejiyi alkil taşıyan moleküllerin yapı belirleme sorununu çözmek için kullanıyoruz. Bildiğimiz kadarıyla, bu ilk kez “yağlı” moleküllerin X-ışını yapılarını çözme problemine genel bir çözüm bildirilmektedir.
Motivasyon ve Temel Zorluklar: Yapı tespiti kimyasal araştırmaların temel taşıdır. Tartışmalı olarak, tek kristal X-ışını kırınımı (SCXRD) analizi, yapı tayini için en erişilebilir ve doğru yöntemi sağlar. Adından da anlaşılacağı gibi, SCXRD kristal örnekler gerektirir. Birçok durumda, bu sorunlu değildir. Ne yazık ki, SCXRD'nin uygulanabilirliği, sıvılar olarak var olanlar veya tek kristal büyümesi sırasında yağ oluşturma veya polikristalin fazlar üretme eğiliminde olan kristal olmayan örnekler durumunda sınırlıdır. Bu sınırlama, kristal olmayan moleküler türlere düzen empoze ederek aşılabilir. Seminal çalışmada, Fujita ve arkadaşları, tek kristaller oluşturma eğilimi olan küçük moleküllerin X-ışını kırınımı (XRD) yapısı belirlenmesi için kristalin sünger (CS) yöntemini bildirmişlerdir. Bu strateji, metal bağlantılı kristalin interstisyel boşlukların gözeneklerinde bir analitin konaklamasına dayanır. aracılığıyla çok sayıda zayıf etkileşim ve çok sayıda kristal olmayan bileşiğin kristal yapılarını belirlemek için güçlü bir araç olduğunu kanıtlamıştır. 2016 yılında Yaghi Grubu, moleküllerin karboksilatlar gibi ligating grupları olan XRD yapısal analizlerine izin veren metal-organik çerçeve (MOF) tabanlı bir hizalama stratejisi bildirdi. Oldukça güçlü olan mevcut CS ve MOF tabanlı yapı belirleme yaklaşımları, uygulanabilirliklerini etkileyen sınırlamalara tabidir. Örneğin, uzun alkil zincirleri taşıyan moleküllerin yapılarını çözmek için rutin olarak etkili olmadıklarını kanıtlamamışlardır. Bu motiflere sahip moleküller genellikle doğal ürünlerde ve ilaçlarda bulunur. Kristalize edilmesi genellikle zordur ve CSS veya MOF'lara dahil edildiğinde bile düzensiz yapılar üretebilirler. Bu sınırlamanın üstesinden gelebilecek bir yaklaşım, katı çerçevelerde uzun alkil zinciri içeren moleküller sipariş etmektir. aracılığıyla Belirli ana bilgisayar etkileşimleri. Bilgimize göre bu amaç için uygun materyaller henüz rapor edilmemiştir. Direk[5]Arenler, alkil zincir içeren konuklarla kompleksler oluşturma yetenekleri için dikkate değer olan iyi çalışılmış bir supramoleküler reseptör sınıfıdır. Bu nedenle, MOF'lara entegrasyonlarının, yapı sıralamasına ve dolayısıyla uzun alkil zincirleri içeren hedef moleküllerin yapı sırasına ve SCXRD analizine izin verebilecek yerleştirme alanlarına sahip sert malzemeler sağlayacağını düşündük. Bu çalışma bu hipotezin bir testi olarak yapıldı.
Temel Bulgular: Bu çalışmada, bu direği gösteriyoruz[5]Arene-şirketi MOF'lar, yapısal analizlerine izin verecek şekilde alkil zinciri içeren molekülleri yakalamak için kullanılabilir. aracılığıyla Scxrd. Buna göre, ETP5-MOF-2 kristalliği, yapısal sağlamlığı ve uzun alkil zinciri içeren konuklar için güçlü afinitesi nedeniyle bu hedef için özellikle etkili bir “supramoleküler iskelede” hareket ettiği bulunmuştur. Bu “supramoleküler yerleştirme” yönteminin gücü, FDA onaylı bir ilaç olan Dojolvi de dahil olmak üzere 48 alkil zinciri içeren molekülün SCXRD tabanlı yapı tayini ile gösterilmiştir. Ayrıca, önceki CS- ve MOF tabanlı yöntemlerde karmaşık ve zaman alıcı çözücü değişim prosedürlerinin aksine, “supramoleküler yerleştirme” yaklaşımımız, konuk moleküllerinin hızlı konakçı moleküler tanıma süreci yoluyla 10 dakika içinde çerçevelerde hızlı bir şekilde dahil edilmesini kolaylaştırır. Bu değerlerden yararlanarak, kararsız bir alken sülfür bileşiğinin kristal yapısı başarıyla belirlenir. Özellikle, bilinmeyen bileşiklerin yapılarının belirlenmesinde yöntemimizin etkinliğini doğrulamak için kör deneyler de yapılır. 14 bileşik, supramoleküler yerleştirme stratejimiz tarafından açık bir şekilde belirlenebilir aracılığıyla Yapısal detayları hakkında önceden bilgi sahibi olmadan nükleer manyetik rezonans (NMR) spektral ve kütle spektrometrik verilerin yardımı ile SCXRD analizi. Ayrıca, bazı durumlarda, doğrudan ham reaksiyon karışımlarından alınan SCXRD tabanlı ürün yapıları elde edilebilir. Bu nedenle, hem gebe hem de kapsamda, mevcut yaklaşım rasyonel tasarımın esaslarını, verimli örnek hazırlamanın, geniş uygulanabilirliği ve zorlu moleküller için başarılı yapısal belirleme birleştirir.
Supramoleküler yerleştirme yöntemimizin esası aşağıdakilerle ilgilidir:
- Geniş Uygulanabilirlik: 18 ev yapımı örnek ve 14 başarılı kör örnek dahil toplam 63 bileşiği test ettik.
- Zorlu moleküller için başarılı yapısal belirleme: MOF bazlı yapı belirleme çalışmalarında bugüne kadar ölçülen kararsız bir bileşiği ve en yüksek moleküler ağırlık bileşiğini kapsayan bir dizi zorlu molekül için kristal yapılar elde ettik.
- Verimli örnek hazırlama: Yöntemimiz, tipik olarak bir günden fazla gerektiren CS ve MOF yöntemlerinin aksine, 10 dakika içinde basit ve hızlı numune hazırlanmasına izin verir.
- Rasyonel Tasarım Vurgu: “Supramoleküler yerleştirme” yöntemimiz, rasyonel olarak tasarlanmış ve yönlendirilmiş bir “supramoleküler strateji” kullanarak MOF tabanlı yapısal analiz için kavramsal yol gösterici ilkesi sağlayan alkil zincir içeren moleküllere genel düzen getirir.
Darbe: Özetle, alkil zinciri içeren moleküllerin yapı belirlemesi ile ilişkili zorlukları ele almak için tasarlanmış bir supramoleküler yerleştirme stratejisi rapor ediyoruz. Elde edilen sonuçlara dayanarak, mevcut yaklaşımın tipik laboratuvar koşulları (sıvı, yapışkan, katı veya kararsız numuneler ve karışımlar) altında elde edilen çok çeşitli ürünlerin yapısal analizinde rol oynayabileceğini öneriyoruz. Özellikle, bir MOF taşıyıcının rasyonel tasarımı, çerçeveye dayalı yapı belirlemesinde her zaman zorlu bir görevdir. “Supramoleküler yerleştirme” yöntemimiz, tasarlanabilir ve yönlendirilmiş bir “supramoleküler konak-guest tanıma stratejisi” kullanarak çerçeveye dayalı yapısal analiz için kavramsal bir yol gösterici ilke sağlar ve yapı belirleme alanını önemli ölçüde ilerletir. Mevcut yaklaşım, özellikle yüksek moleküler ağırlık ve yapısal olarak karmaşık moleküllerin yapı belirlenmesinde potansiyel sınırlamalarla karşı karşıyadır. Gelecekteki araştırmalar, çeşitli bileşiklerin yapının belirlenmesini kolaylaştırmak için çeşitli supramoleküler yerleştirme konaklarını MOF'lara dahil etmeye odaklanacaktır.
Bir yanıt yazın