湖北大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院曾明華教授團(tuán)隊(duì)近日?qǐng)?bào)道了一例基于Feringa第二代分子馬達(dá)構(gòu)筑的光響應(yīng)性Pd2L4型自組裝納米配位籠，并探究了該配位籠對(duì)客體分子C60的自適應(yīng)性封裝行為。 光響應(yīng)分子馬達(dá)（molecular motor）作為分子機(jī)器家族中的獨(dú)特一員，在構(gòu)筑亞穩(wěn)材料、智能制動(dòng)器、人工肌肉、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)泵等領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力。光作為一種“綠色”的外部刺激方式，可在時(shí)空上實(shí)現(xiàn)對(duì)分子馬達(dá)旋轉(zhuǎn)過程的精準(zhǔn)操控。當(dāng)前，實(shí)現(xiàn)分子馬達(dá)的多級(jí)組裝和功能定制是分子馬達(dá)走向其應(yīng)用中面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。
圖1. “香蕉型”馬達(dá)配體的設(shè)計(jì)、納米籠的自組裝及其對(duì)客體C60的自適應(yīng)性封裝過程。 本研究首先設(shè)計(jì)合成了吡啶修飾的“香蕉型”馬達(dá)雙齒配體，利用NMR、UV-Vis等手段表征了馬達(dá)配體在溶液態(tài)下的光照旋轉(zhuǎn)過程。緊接著，通過“配位導(dǎo)向的自組裝”這一策略，成功構(gòu)筑了含內(nèi)嵌式分子馬達(dá)的Pd2L4型金屬-有機(jī)納米配位籠。綜合1H NMR、2D DOSY、高分辨質(zhì)譜（HR-MS）、小角X光散射（SAXS）和分子動(dòng)力學(xué)模擬，確證了配位籠的尺寸、內(nèi)部空間等結(jié)構(gòu)信息。更為重要的是，在該納米限域空間內(nèi)，分子馬達(dá)依然保留了與其在“自由”狀態(tài)下類似的旋轉(zhuǎn)功能。接下來，作者探索了該納米籠對(duì)客體C60的封裝行為，發(fā)現(xiàn)納米籠對(duì)客體C60分子具有較好的封裝作用。同樣綜合1H NMR、2D DOSY、高分辨質(zhì)譜（HR-MS）、小角X光散射（SAXS）和分子動(dòng)力學(xué)模擬手段對(duì)C60@Cage結(jié)構(gòu)進(jìn)行了闡析，揭示了配位籠封裝C60前后結(jié)構(gòu)上的自適應(yīng)性特征。本文報(bào)道的自組裝馬達(dá)化配位籠是將單個(gè)馬達(dá)分子集成到離散型納米限域系統(tǒng)中的少數(shù)例子之一，為未來構(gòu)筑“馬達(dá)工廠”并實(shí)現(xiàn)其非平衡功能（如主動(dòng)控制物質(zhì)運(yùn)輸/轉(zhuǎn)化等）提供了初步參考模型。 論文信息 Construction of Photo-Responsive Pd2L4-Type Nanocages based on Feringa's Second-Generation Motor and Its Guest Binding Ability for C60 Yunan Qin, Jingpeng Xiong, Prof.?Dr. Quan Li, Prof.?Dr. Yuexing Zhang, Prof.?Dr. Ming-Hua Zeng 文章第一作者為碩士研究生秦宇楠 Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202201821
