高活性元素在笼化后对氧不敏感

英国和芬兰的科学家已经证明,白磷是一种高度反应性和潜在毒性的元素,当它被囚禁在一个自组装的分子笼子里时,可以在空气中无限期地稳定下来。研究人员说,这一发现可以使这种材料和其他有害物质的储存更加安全,并且可能有助于吸收环境中的有害化学物质。

去年,英国剑桥大学的Jonathan Nitschke领导的一个团队开发了一种由铁离子通过有机连接剂连接在一起的分子笼,并证明了它可以封装小的疏水分子。现在,Nitschke和他的同事们发现,白磷分子是疏水性的,与笼子腔的大小和形状完全吻合。有趣的是,所含的磷不会像在正常条件下那样在空气中自燃。更重要的是,磷不会被永久捕获,但可以通过用苯浸泡来释放。

尼施克说:“尝试使用磷是一种大胆的尝试,而且效果很好。”他补充说:“几百年来,人们都知道磷是一个非常讨厌的顾客,所以我们把这个古老的恶魔关在笼子里,从根本上改变了它的行为。”

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来源:©Science

笼状磷的晶体结构(橙色)。铁、紫色;N,蓝色;C、灰色;啊,红色;年代,黄色;P,橙色

谢菲尔德大学(University of Sheffield)研究容器分子的迈克·沃德(Mike Ward)解释说,类似的容器分子之前已经被开发出来,所涉及的化学反应相对简单。他说:“但我从来没有想过让这些容器分子与磷发生反应。”“我以为它会把它当早餐吃掉,但结果是磷分子乖乖地呆在笼子里,变得完全稳定了。”所以这个想法非常非常聪明。”

分子笼在水中由简单的有机亚组分和铁(II)离子自组装。因为笼形分子和磷分子都是四面体(金字塔形),而且大小相似,所以它们几乎完美地互补。磷是稳定的,因为当它通常与氧反应时,它会增加体积。尼奇克说:“但是笼子里没有足够的空间让它氧化,所以它被限制在笼子的空间里。”

环保行动

除了证明这种挥发性分子可以无限期和可逆地稳定之外,研究小组认为他们的工作可能有潜在的环境应用。尼施克说:“这可能是在你不需要磷的地方去除磷的一种方法,比如战区残留的磷。”

然而,沃德怀疑这对大规模的环境问题是否有用。沃德说:“如果是环境问题,你说的不是毫克,而是吨。”“我怀疑它是否会在环境规模上得到大规模应用,因为所涉及的分子太昂贵,而且很难在那种规模上合成。”

但是来自芬兰Jyvaskyla大学的论文合著者Kari Rissanen对环境应用抱有希望。“也许在未来这是可能的。我们的假设是,这种想法可能是可行的,但当然,在这种情况下,容器分子太小,无法进行更大的业务。”

然而,沃德乐观地认为,这种化学物质可能使高度选择性的药物靶向成为可能。“你只需要几毫克,所以这是一个完全可行的未来发展,”他补充说。

詹姆斯•厄克特

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