Molekulare Käfige bieten die Möglichkeit zur Kapselung von Ionen oder anderen Molekülen. Wenn der Käfig-Struktur hat ein „hatch“, die geöffnet oder geschlossen werden kann in einer steuerbaren Art und Weise, kann es funktionieren wie ein molekularer gate. Nun, Shigehisa Akine von der Kanazawa University und Kollegen haben eine neue Art der molekularen Käfig mit einer Luke, die sich öffnet durch eine bestimmte Chemische Reaktion: – Disulfid-Austausch.
Die Struktur der synthetisierten die Forscher ein metallomolecular Käfig, mit drei Kobalt-Ionen, verbunden durch drei cystamine Liganden. (Cystamine ist ein organisches Disulfid: das Molekül verfügt über zwei gebundenen Schwefel-Atome, von denen jedes eine ethylamine Gruppe angeschlossen ist.) In seiner wie-Konfiguration synthetisiert, der Käfig ist geschlossen.
Experimentelle und numerische Untersuchungen der Käfig-Struktur zeigten, dass die cystamine Liganden schließen Sie Bereiche, die sonst der öffnungen. Die Forscher haben daher spekuliert, dass die Reaktionen mit thiolate Anionen eröffnen würde, diese ‚gesperrt‘ öffnungen, da die Protein-Disulfid-thiolate Anionen-Reaktionen bekannt sind, zu Spalten, Disulfid-Bindungen, und damit brechen die cystamines in zwei Teile.
Um zu testen die Hypothese, dass die Reaktionen mit thiolate Anionen umwandeln kann, die zunächst geschlossenen Käfig in eine offene, Akine und Mitarbeiter untersuchten die Aufnahme von Cäsium-Ionen (Cs ), da diese würde in der Tat passen Sie im geöffneten Käfig.
Die Wissenschaftler haben zunächst ausgesetzt die Moleküle Cäsium-Ionen in Abwesenheit von thiolate Ionen und überwacht nachträgliche Bauliche Veränderungen durch nuclear magnetic resonance (NMR) – Spektroskopie. Nach etwa 14 Stunden ein 50% – Aufnahme der Cs geschehen. Dann die gleiche Prozedur erfolgte mit thiolate Ionen vorhanden. Bereits nach 1 Stunde, 50% Cs-Aufnahme beobachtet wurde. Das NMR-signal für den offenen Käfig, jedoch wurde nicht beobachtet, was darauf hindeutet, dass nur ein kleiner Bruchteil der Moleküle, die sich geöffnet hatte.
Weitere Messungen bestätigten, dass die Cäsium-Ionen wird in der Tat gekapselt in geschlossenen Käfig, und dass die thiolate anion, und nicht ein Amin auch in der Mischung, verursacht die Aufnahme von Cs . Akine und Mitarbeiter folgern, dass „das Konzept der metallomolecular Käfig mit öffnen/schließen-Funktionen wird geglaubt, um nützlich zu konstruieren molekulare Container, in denen ein bestimmter Gast gefangen oder befreit auf externen Reiz, und die on-demand-Gast-Aufnahme – /release-Systeme angewendet werden würden, um neue funktionale Systeme mit einer einzigartigen responsive Verhalten.“
Thiolates
Thiolates (auch bekannt als mercaptides) sind Salze, die aus einem countercation und thiolate anion, das wiederum besteht aus Schwefel und die an einen organischen rest.
Thiolate Anionen reagieren mit disulfides (zwei gebundene Schwefel-Atome), Bruch der S-S Bindung.
Shigehisa Akine von der Kanazawa Universität und Kollegen haben nun mit dieser chemischen Reaktion, die zu öffnen, ein ursprünglich geschlossenes, caged-ähnliches Molekül. Sie waren in der Lage, den ersten zu synthetisieren, Käfig-ähnlichen Molekülen mit 3 cystamine Liganden schließen off ‚Löcher‘ in den Molekülen. Cystamines sind symmetrische Moleküle mit einer disulfidbrücke im Zentrum. Reaktionen mit thiolate Anionen brechen die cystamines in zwei Teile, die dazu führt, den Käfig mit Löchern, durch die Atome oder Ionen — Akine und Mitarbeiter gezeigt, die Idee mit Cs-Ionen — eingeben können.