第一作者:Weiming Huang
通讯作者:郑智平
通讯单位:南方科技大学
研究内容:
构建具有精确控制的复杂分子结构的能力对于实现基于分子的材料和功能至关重要。以60个Er(III)的金属配合物与组氨酸的组装为例,我们证明了由I-和CO32-组合作为模板引导的其他难以合成的多核镧系元素氢氧化物簇的合理组装。我们通过两个关键中间体Er34和Er48成功地从Er12到Er60逐步转化。Er12、Er34和Er48核心基序分别代表Er60完整方钠石笼的1/6、1/2和3/4。这项工作代表了在明智选择的模板指导下合理构建高核镧系元素簇的罕见例子,预计将激发更多未来的努力,以可控合成具有前所未有的结构复杂性和可能有用的特性的复杂分子或超分子结构。
要点一:
要点二:
图1:{Ln2}(a)和{Ln4}(b)的球棍结构。颜色图例:Ln,淡紫色;O,红色。
图2:{Ln12}(a)、{Ln15}(b)和{Ln18}(c)的球棍和多边形结构。颜色图例:Ln,淡紫色;O,红色;I,黄色;Cl和Br,棕色;C,灰色。
图3:(a){Er60}的球棒结构。(b){Er60}的视图(每个四面体代表一个{Er4}单元)。(c){Er60}表示为方钠石笼的结构,每个顶点代表一个{Er4}单元。颜色图例:Er,淡紫色;O,红色。
方案一:三个中间体(Er12、Er34和Er48)和目标集群Er60的合成路线。
图4:(a)Er34的晶体结构(为清楚起见,省略了H原子和反离子)。(b){Er34}的球棍结构。(c){Er34}的多面体框架结构,带有适当定位的阴离子模板。(d)有已经就位的模板的可能的高核中间体的多面体框架结构。颜色图例:Ln,淡紫色;O,红色;C,灰色;N,蓝色;I,黄色。
方案二:所提出的Er34生长途径由CO32-模板引导,该模板取代了低度中间体Er12中的His配体。其他His配体是完整的,为清楚起见省略。
图5:(a)Er48的晶体结构(为清楚起见,省略了H原子和反离子)。(b){Er48}的球棍结构。(c){Er48}适当定位的阴离子模板的多面体框架结构。(d)目标团簇Er60的多面体框架结构,已经准备好指导完成笼子的模板。颜色图例:Ln,淡紫色;O,红色;C,灰色;N,蓝色;I,黄色。
方案三:由NO3-离子驱动的从Er34起始的Er48生长计划途径。其他His配体是完整的,为清楚起见省略。
图6:Er60的晶体结构(为清楚起见,省略了H原子和反离子);十二个NO3-离子显示在簇核心的外围,每个离子连接两个相邻的四方{Er12}单元(a)。Er60的截断八面体核心结构,不同的颜色代表沿着正式的逐步生长路径的不同步骤,显示为I-(b)和CO32-(c)模板。颜色图例:Ln,淡紫色;O,红色;C,灰色;N,蓝色;I,黄色。
参考文献
Huang, W., Feng, M. and Zheng, Z.*, et al. Anion-guided Stepwise Assembly of High-nuclearity Lanthanide Hydroxide Clusters. Angew. Chem. Int. Ed., 2022. e202205385