【超分子】纯有机分子笼捕捉并且稳定溶液中的白磷分子

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白磷分子是由四个磷原子形成的四面体结构，在空气中不稳定，会很快被氧气氧化，从而发生自燃（“磷光”最早是源于含磷化合物的氧化发光现象）。实现高效存储和运输白磷分子以及其他不稳定的化合物将具有深远的实际意义和学术意义。

浙江大学的李昊课题组发现在有机溶剂相中，他们可以利用亚胺缩合反应以接近定量的反应产率得到四面体有机分子笼，其内部空腔具有潜在的结合客体的能力。

虽然在氯仿溶液中，四面体有机分子笼可以高效形成，但是却很难结合客体分子。原因在于纯有机分子笼缺乏潜在的与客体分子产生强分子间相互作用的基团，并且在有机溶剂中疏溶剂效应不显著，其内部空腔基本被溶剂氯仿分子占据，这一推断也得到了X射线单晶衍射结构表征的证实。

通过对空腔大小进行分析，作者发现使用甲苯作为溶剂分子可以实现溶剂分子甲苯本身的大小超过空腔大小，所以不会与客体分子竞争空腔。在自组装的过程中，他们在甲苯溶液中加入白磷分子，白磷分子作为模板可实现分子笼的高效合成，同时也可实现白磷的高效捕获。基于此，在该研究体系中，他们同时实现了分子笼的高效自组装合成与白磷分子的高效捕获，与此同时也得到了X射线单晶衍射结构表征的证实。在典型的实验体系中，1毫升甲苯溶剂（0.0094 mol）中仅需要0.0000016 mol的分子笼便可以结合接近同摩尔量的白磷分子。在随后的研究中作者发现，白磷在分子笼内部空腔的保护下实现了溶液相与固体相状态下的高度稳定性。

虽然通过主客体化学保护白磷分子在学术界并非首创，然而该工作首次实现了纯有机电中性自组装主体分子对不稳定客体分子的包结，为以后设计“分子烧瓶”用于超分子催化和化学反应、不稳定中间体的结构鉴定等奠定了基础。

相关工作近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上，该工作同时也得到浙江大学洪鑫课题组、孔学谦课题组、潘远江课题组，西北大学吴彪课题组，美国德州大学奥斯丁分校Jonathan L. Sessler教授的合作支持。该文章的第一作者是浙江大学化学系三年级的博士生焦天宇，目前在美国西北大学Stoddart（2016年诺贝尔化学奖）研究组从事访问研究。

该论文作者为：Tianyu Jiao, Liang Chen, Dr. Dong Yang, Xin Li, Guangcheng Wu, Pingmei Zeng, Ankun Zhou, Qi Yin, Prof. Yuanjiang Pan, Prof. Biao Wu, Prof. Xin Hong, Prof. Xueqian Kong, Dr. Vincent M. Lynch, Prof. Jonathan L. Sessler, Prof. Hao Li

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Trapping White Phosphorus within a Purely Organic Molecular Container Produced by Imine Condensation 

Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 14545, DOI: 10.1002/anie.201708246

导师介绍

李昊

http://www.x-mol.com/university/faculty/48459

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