Angew. Chem. :无机多铌氧酸簇与有机配体聚合构筑无机有机杂化多铌氧酸盐
设计合成具有特定限域空间的分子令人高度兴趣,因为这类分子不仅具有精巧的分子结构特征,而且在主客体化学、催化、生物化学、传感等等诸多领域具有重要的潜在和实际应用。常见的这类迷人分子主要具有笼状、环状或杯状特征的分子笼、分子环及分子杯,结构类型涉及纯有机的分子、纯无机的分子以及基于配位键构筑的无机-有机杂化的分子等等。
经典多金属氧酸簇(简称多酸簇)是一类基于第五、六副族高价金属离子与氧形成的无机高核金属氧簇,近年来,随着多金属氧酸簇合成化学的不断发展,人们可以通过配位组装的策略设计合成基于多金属氧酸簇和有机配体构建的具有特定限域空间和纳米尺度的新颖分子簇,如笼状的多金属氧酸簇-有机分子笼及环状的多金属氧酸簇-有机分子环等。
通过配位组装,人们亦可以构建丰富多样的金属有机分子笼、金属有机分子环和金属有机分子杯(如:金属有机杯芳烃分子)。那么,是否也可以构建具有杯状的多金属氧酸簇-有机分子杯是一个尚待证实的研究问题。最近,作者发现了一个可以实现无机多铌氧酸簇与有机配体聚合构筑稀有的无机有机杂化多铌氧酸盐的合成体系,该合成体系以多铌氧酸簇为构筑单元,过渡金属离子配体物为桥连,螯合有机胺金属缓释剂及簇分子稳定剂。通过该合成体系的探索,作者不仅可以构筑多铌氧酸簇-有机分子笼和多铌氧酸簇-有机分子环,而且还成功构建了两类多铌氧酸簇-有机分子杯。
这两类多铌氧酸簇-有机分子杯首次呈现了无机团簇也可以形成与杯芳烃类似的杯状结构。它们分别包含132个(12 Cu + 120 Nb)和144个(16 Cd + 128 Nb)金属,具有诸多迷人的结构特征,超大的分子尺寸(最大尺度约2.5 纳米)和半封闭空腔,是目前发现的具体最高金属核数的无机有机杂化多铌氧酸簇分子。初步的性质研究显示这类材料具有高的化学稳定性(在pH 3-13的水溶液及常见有机溶剂中保持结构稳定),具有较高的水吸附性能和可见光催化水分解产氢性能。相关研究展示了无机多铌氧酸盐与金属有机杯芳烃体系的前沿交叉,促进相关体系合成研究发展。
论文信息:
Two Giant Calixarene-Like Polyoxoniobate Nanocups {Cu12Nb120} and {Cd16Nb128} Built from Mixed Macrocyclic Cluster Motifs
Zeng-Kui Zhu,Jing Zhang,Yu-Chen Cong,Rui Ge,Zhong Li,Prof. Dr. Xin-Xiong Li,Prof. Dr. Shou-Tian Zheng
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202113381
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