Les cages métallo-organiques discrètes (MOC) avec des cavités uniques ont attiré une attention considérable de la recherche. Leurs espaces intérieurs hydrophobes accessibles peuvent absorber et orienter les molécules invitées au moyen d’interactions supermoléculaires, ce qui les rend largement applicables à l’encapsulation moléculaire, entre autres applications.
Les analyses de spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) et de spectrométrie de masse à ionisation électrospray (ESI-MS) sont couramment utilisées pour étudier les interactions hôte-invité entre le MOC hôte et les espèces invitées adsorbées. Cependant, étudier le comportement des complexes hôte-invité au niveau moléculaire reste un défi, car des monocristaux de MOC hôte de haute qualité sont nécessaires pour réaliser l’échange d’invités et l’analyse de la structure à l’aide de méthodes conventionnelles de diffraction des rayons X.
Dans une étude publiée dans Angewandte Chemie International Editionle groupe de recherche dirigé par le professeur Zhang Jian de l’Institut de recherche sur la structure de la matière du Fujian de l’Académie chinoise des sciences, a rapporté la modification post-assemblage de cages homochirales en titane-organique pour la reconnaissance et la séparation des isomères moléculaires.
Les chercheurs ont étendu et fixé le MOC chiral présynthétisé dans un cadre poreux, améliorant sa stabilité cristalline à l’état solide et permettant l’étude du comportement de l’hôte invité au niveau moléculaire.
En utilisant le MOC chiral comme précurseur, les chercheurs ont synthétisé une paire de cadres à base de cages Ti4L6 homochiraux et à taille réglable cage en titane polynucléaire (PTC)-236 (Δ et Λ) à l’aide d’une réaction post-assemblage. Ils ont construit le cadre microporeux tridimensionnel de PTC-236 en utilisant ΔΔΔΔ- ou ΛΛΛΛ-[Ti4L6] cages avec des chaînes Zn-bimb hélicoïdales triple brin gauche ou droite (bimb = 4,4′-di(1H-imidazol-1-yl)-1,1′-biphényl).
Les chercheurs ont découvert que le PTC-236 était très stable dans l’air, l’eau et d’autres solvants, et possédait des canaux de pores chiraux dans son cadre hôte et de riches sites de reconnaissance fournis par les fragments de cage. Ces caractéristiques ont facilité l’étude de PTC-236 dans la chimie hôte-invité via la transformation monocristalline à monocristalline. Ils ont utilisé le PTC-236 pour les analyses par diffraction des rayons X de plus de 20 invités, y compris le benzène (PhH) et ses dérivés, les nitriles aromatiques/aliphatiques et les molécules d’alcool aromatique.
Les chercheurs ont également révélé que le matériau présentait une capacité de reconnaissance et de séparation sélective pour les isomères cis-trans du cinnamonitrile d’épice avec une séparation allant jusqu’à 95 %. Ils peuvent clairement observer les interactions hôte-invité entre la cage en titane et les invités capturés.
Cette étude fournit une nouvelle stratégie pour la combinaison ordonnée de MOC structurellement bien définis dans des cadres poreux fonctionnels, élargit l’utilisation de MOC en phases solides et développe un nouveau système d’assemblage contrôlé à plusieurs étapes pour les matériaux de séparation d’isomères.
Plus d’information:
Guang‐Hui Chen et al, Modification post‐assemblage de cages organiques en titane homochiral pour la reconnaissance et la séparation des isomères moléculaires, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI : 10.1002/anie.202300726