Bygg og systematisk Symmetriske Studier av en serie av supra Clusters med Binary eller Ternær Ammonium Triphenylacetates

Summary

This article describes construction of a series of hydrogen-bonding supramolecular clusters in crystals using primary ammonium triphenylacetates, which are recrystallized from non-polar solvents. This selective construction of the supramolecular clusters leads to effective systematical symmetric studies about a correlation between the supramolecular clusters and their components.

Abstract

Funksjoner av klynger i nano eller sub-nanoskala betydelig avhenger ikke bare typer komponenter, men også ordninger, eller symmetri, for sine komponenter. Derfor ordningene i klynger har blitt nøyaktig karakterisert, spesielt for metallkomplekser. I motsetning til dette, er karakterisering av molekylære ordninger i supramolekylære klynger består av organiske molekyler begrenset til noen få tilfeller. Dette er fordi konstruksjonen av supramolekylære klynger, spesielt å skaffe en rekke av de supramolekylære klynger, er vanskelig på grunn av lav stabilitet av ikke-kovalente bindinger sammenlignet med kovalente bindinger. Fra dette synspunkt, utnyttelse av organiske salter er en av de mest hensiktsmessige strategier. En rekke av de supramolecules kunne konstrueres av en kombinasjon av en spesifikk organisk molekyl med forskjellige motioner. Spesielt foretrukne ammoniumkarboksylater er egnet som typiske eksempler på supramolecules fordi ulike typer av karboksylsyrerog primære aminer er kommersielt tilgjengelige, og det er lett å endre deres kombinasjoner. Tidligere ble det vist at primære ammonium- triphenylacetates ved hjelp av ulike typer primære aminer spesielt konstruere supramolekylære klynger, som er sammensatt av fire ammonium og fire triphenylacetates sammen av ladnings-assistert hydrogenbindinger, i krystaller erholdt fra ikke-polare oppløsningsmidler. Denne studien viser en anvendelse av den spesifikke konstruksjonen av supramolekylære klynger som en strategi for å gjennomføre systematisk symmetrisk studie for avklaring av sammenhenger mellom molekylære ordninger i supramolecules og typer og antall komponenter. På samme måte med binære salter sammensatt av triphenylacetates og en type av hoved ammonium, ternære organiske salter sammensatt av triphenylacetates og to typer ammonium konstruere supramolekylære klynger, hvilket ga en serie av supramolekylære klynger med ulike typer og antall av komponentene.

Introduction

Supramolecules er fascinerende og viktige forskningsmålene på grunn av sine unike funksjoner, som for eksempel bygging av supramolekylære arkitekturer, sensing av ioner og / eller molekyler, og kirale separasjoner, stammer fra deres molekylære anerkjennelse evner ved hjelp av fleksible ikke-kovalente bindinger ^1-11. I molekylære utmerkelser, symmetri av supramolekylære forsamlinger er en av de viktigste faktorene. På tross av betydning, er det likevel vanskelig å utforme supramolecules med ønskede symmetrier på grunn av fleksibilitet i antall og typer av komponenter, så vel som vinkler og avstander av ikke-kovalente bindinger.

Avklaring av sammenhenger mellom symmetrier av supramolecules og komponenter basert på systematiske studier er nyttig strategi for å oppnå bygging av ønskede supramolecules. For dette formål ble det supramolekylære klynger valgt som forsknings mål fordi de er sammensatt av begrenset antall komponenter and er evaluert teoretisk ^12-14. Men i motsetning til metallkomplekser, er det et begrenset antall rapporter konstruksjon av supramolekylære klynger på grunn av lav stabilitet av ikke-kovalente bindinger for å opprettholde den supramolekylære strukturer ^15,16. Dette lav stabilitet blir også et problem med å få en serie av supramolekylære forsamlinger som har de samme typer strukturer. I denne studien gebyr assistert hydrogenbindinger av organiske salter, som er en av de mest robuste ikke-kovalente bindinger ^17-20, er i hovedsak brukt til å konstruere bestemte supramolekylære forsamlinger fortrinnsvis ^21-32. Det er også verdt å merke seg at organiske salter er sammensatt av syrer og baser, og således mange typer organiske salter er lett oppnås bare ved blanding av forskjellige kombinasjoner av syrer og baser. Spesielt, organiske salter er anvendelige for systematiske undersøkelser på grunn kombinasjoner av en spesifikk komponent med forskjellige typer av motioner resultere i de samme typer av supramolecular forsamlinger. Derfor er det mulig å sammenligne strukturelle forskjeller av supramolekylære sammenstillinger basert på utvalg av motioner.

I tidligere arbeider, supramolecules med 0-dimensjonale (0-D), en-dimensjonale (1-D), og to-dimensjonal (2-D) hydrogenbindende nettverk av primær ammoniumkarboksylater ble bekreftet og karakterisert fra et synspunkt av kiralitet ^32. Disse multi-dimensjonale supramolecules er viktige forskningsmålene i hierarkisk krystalldesign ²⁷ samt programmer som utnytter deres dimensjonalitet. I tillegg vil karakterisering av de hydrogenbindende nettverk gi viktig kunnskap om rollene til biologiske molekyler, fordi alle aminosyrer har ammonium og karboksylgrupper. Gi retningslinjer for å få disse supramolecules gir separat dem ytterligere muligheter i applikasjoner. I disse supramolecules, er bygging av supramolekylære klynger med 0-D hydrogen-binding nettverk relatively vanskelig som demonstrert i statistisk studie ^28. Men etter klargjøring av faktorer for konstruksjon av supramolekylære klynger, ble de selektivt konstruert, og en serie av de supramolekylære klyngene ble oppnådd ^21-25,32. Disse arbeidene gjør det mulig å gjennomføre systematisk symmetrisk studie på supramolekylære klynger for å avklare komponentavhengig symmetriske egenskaper ved de supramolekylære klynger. For dette formål er supramolekylære klynger av primære ammonium- triphenylacetates har interessante egenskaper, det vil si, deres topologisk variasjon i hydrogen-binding-nettverk ^24,32, som ville reflektere deres symmetriske funksjoner samt chirale konformasjoner av komponenten tritylgrupper (Figur 1a og 1b). Her metoder for å bygge en serie av supramolekylære klynger som bruker primær ammonium triphenylacetates og for å karakter symmetriske funksjoner av supramolekylære klyngene er demonertrated. Taster for bygging av supramolekylære klyngene er innføring av voluminøse tritylgrupper og omkrystallisering av de organiske salter fra ikke-polare oppløsningsmidler. Binære og trefoldig primære ammonium triphenylacetates var forberedt for bygging av supramolekylære klynger. Krystallografiske studier fra synspunktene til topologier av hydrogen-binding nettverk ^24,32, kretsmønstre (conformations) av tritylgrupper ^33,34, og molekylære ordninger som analoger av octacoordinated polyhedrons ¹² (figur 1c) viste komponentavhengig symmetriske karakteristikker av supramolekylære klynger ^25.

Protocol

1. Utarbeidelse av enkrystaller Består av Primary Ammonium Triphenylacetates Forbered organiske salter, primær ammonium triphenylacetates (Figur 1a). Oppløs triphenylacetic syre (TPAA, 0,10 g, 0,35 mmol) og det primære amin: n-butylamin (n Bu, 2,5 x 10 -2 g, 0,35 mmol), isobutylamin (isoBu, 2,5 x 10 -2 g, 0,35 mmol), t butylamin (t Bu, 2,5 x 10 -2 g, 0,35 mmol), eller t -amylamine (t Am, 3,0 x …

Representative Results

Organisk saltdannelse av TPAA og primære aminer ble bekreftet ved FT-IR-målinger. Krystallstrukturer av de organiske saltene ble analysert ved hjelp av enkeltkrystallrøntgenstråle-diffraksjon målinger. Som et resultat av de samme typer av supramolekylære klynger, som er sammensatt av fire ammonium og fire triphenylacetates av ladnings-assistert hydrogenbindinger (figur 1A), ble bekreftet i alle av de enkelte krystaller av de organiske salter uavhengig av typer og a…

Discussion

En serie av supramolekylære klynger med lukkede hydrogenbindende nettverk ble vellykket konstruert og karakterisert fra synspunkter av kiralitet og polyhedral funksjoner ved hjelp av organiske salter av TPAA, som har en trityl-gruppe, og ulike typer og kombinasjoner av primære aminer. I denne metoden blir kritiske trinn er innføring av et molekyl med en voluminøs tritylgruppe og omkrystallisering av organiske salter sammensatt av molekylet og motionene fra ikke-polare oppløsningsmidler. Dette er fordi den supra kly…

Materials

Triphenylacetic acid	Aldrich	T81205-10G
n-Butylamine	TCI	B0707
Isobutylamine	TCI	I0095
tert-Butylamine	TCI	B0709
tert-Amylamine	TCI	A1002
Methanol	Wako	131-01826	hazardous substance
Toluene	Wako	204-01866	hazardous substance
Hexane	Wako	085-00416
KBr	Wako	165-17111