显示卟啉笼子的图像

来源:©2020 Elsevier Inc

据称,这种以卟啉为基础的结构是迄今为止人造有机笼中最大的空洞

韩国研究人员创造了他们声称是迄今为止报道过的“最大的含有纯有机笼状分子的空洞”。“巨大的”球形结构由卟啉和连接分子组成,并在简单的无模板过程中自组装。

在自然界中,大的中空分子具有重要的生物功能——例如运输铁和蛋白质,或保护遗传物质。但是设计人造笼结构并在实验室中制造它们可能很困难。亚基可以自组装成更小的结构,这意味着通常需要费力的模板辅助合成策略来避免这种情况。虽然之前已经制造了几个大的空心有机分子,但设计直径大于3纳米的笼子具有挑战性。

现在,由韩国先进科学技术研究所领导的一个小组Mu-Hyun Baik和浦项科技大学的Kimoon金设计了包含12个卟啉基团和24个有机连接分子的球形笼。这些结构宽度超过5nm,内腔直径为4.3nm。

一个图像显示设计和合成的巨大卟啉笼子

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巨型卟啉笼的设计与合成

卟啉单元和连接分子经过特别设计,当36个亚基聚集在一起时,它们通过形成48个新的共价键自组装成一个巨大的笼子结构。

研究人员表明,卟啉笼子可以作为光氧化反应的多相催化剂,而且它们也可以用于封装线性客体分子——这表明它们可以在光收集化学中找到用途,或者作为货物运输系统。他们现在希望使用同样的原理来设计更大的结构,可以用来保护和运输大的生物分子。