Gli eteri corona furono scoperti nel 1967. Furono poi modificati aggiungendo un'unità contenente metallo, creando eteri metallacorona. Questi eteri metallacrown sono stati oggetto di un'intensa ricerca. A seconda della composizione molecolare degli eteri metallacrown e della loro architettura risultante, le proprietà e, quindi, gli usi dei metallacrown possono cambiare. Attualmente hanno molti usi diversi e gli studi in corso continuano ad espandere la loro applicazione.

Solo alcuni di questi includono la refrigerazione magnetica, gli agenti di imaging, in particolare come potenziali agenti di contrasto nella risonanza magnetica, e il magnetismo monomolecolare, che viene esplorato per il suo utilizzo nell'informatica quantistica.

Più specificamente, "gli eteri metallacrown hanno recentemente attirato una notevole attenzione perché catturano selettivamente le specie ospiti, in particolare ioni metallici e cationi organici di ammonio. E questa caratteristica può aumentare la loro utilità nella catalisi, nel magnetismo e nei conduttori di protoni", ha affermato il dottor Xiao, autore dell'articolo. autore principale e ricercatore scientifico presso il Dipartimento di Chimica dell'Università Tsinghua, Pechino.

Sapendo cosa si può fare con gli eteri metallacrown, c'è una spinta a continuare a scoprire altri tipi. Il dottor Xiao, un membro del gruppo del Prof. Wei presso l'Università Tsinghua di Pechino, ha studiato la modifica degli eteri corona utilizzando poliossometallati (POM) come unità sostitutive per creare un nuovo tipo di etere metallacorona.

"La combinazione di molecole di etere corona con poliossometallati aprirebbe ampi campi per studi su composti supermolecolari e materiali ibridi", ha affermato Xiao. E hanno avuto successo. "Attraverso la modificazione covalente, i poliossometallati e i composti organici funzionali sono stati abilmente combinati insieme per ottenere un'ulteriore espansione delle loro funzioni."

La loro ricerca è stata pubblicata in Polyoxometalates.

Gli eteri corona sono molecole a forma di anello contenenti diversi gruppi eterei. Il loro nome deriva dalla forma ad anello che conferisce alle molecole l'aspetto di una corona. Di per sé, sono forti agenti leganti per gli ioni dei metalli alcalini caricati positivamente.

Gli eteri Metallacrown sono una sorta di complesso metallamacrociclo che sostituisce parzialmente o totalmente i gruppi etilenici degli eteri corona con unità contenenti metalli. Rispetto all'etere corona, potrebbero avere funzioni aggiuntive nel riconoscimento, nella catalisi e nel magnetismo.

In questo esperimento, la dottoressa Xiao e i suoi partner hanno combinato molecole di etere corona con poliossometallati (POM) costituiti da elementi metallici di transizione precoci mediante legami covalenti per creare un nuovo etere metallacorona, ampliandone significativamente gli usi. La difficoltà in questo esperimento era che stavano sostituendo solo parzialmente i gruppi etilenici, come riportato in precedenza, ma richiedeva un metodo diverso rispetto alla più comune sostituzione completa.

Inoltre, stavano incorporando il POM, che non era mai stato utilizzato prima per creare un etere metallacrown. Quindi, la sfida rimaneva:costruire un etere poliossometallatocorona con la capacità di catturare specifiche molecole ospiti.

Si spera che l'ospite, una molecola più grande (in questo caso, l'etere metallacorona), catturi l'ospite, una molecola più piccola (in questo caso, i cationi di ammoniaca), in un legame non covalente simile al legame che si verifica in molti sistemi biologici come le proteine.

C’erano prove precedenti che i cationi di ammonio, che sono ioni di ammonio caricati positivamente, e i loro derivati ​​organici si fossero dimostrati promettenti come potenziali molecole ospiti. "Naturalmente, non siamo noi a scegliere l'amminocatione come ospite, ma questo tipo di etere metallacorona stesso. Attraverso alcuni esperimenti, abbiamo ottenuto questi composti ospite-ospite", ha detto Xiao.

In sostanza, hanno costruito con successo un etere poliossometallatocorona in grado di catturare cationi di ammonio e ottenuto una serie di complessi ospite-ospite.

Alla domanda sulla ricerca futura, Xiao ha detto:"La selezione degli amminocationi come molecole ospiti da parte dell'etere metallacrown ha gettato le basi per ulteriori ricerche sulla funzione di questi composti, come il riconoscimento, lo scambio ionico e i catalizzatori". Il prossimo passo "è provare a legare gli amminocationi funzionali, come tutti i tipi di amminoacidi, e studiare le relative proprietà catalitiche dal POM. Si spera che si possa selezionare un buon agente di riconoscimento degli ioni o un catalizzatore specifico."

Ulteriori informazioni: Fengping Xiao et al, Polyoxometalatocrown etere:un nuovo tipo di etere metallacrown basato su poliossometallato, poliossometallati (2024). DOI:10.26599/POM.2024.9140055

Fornito dalla Tsinghua University Press