基于多金属氧酸盐的新型金属冠醚开辟了研究机会

冠醚于 1967 年被发现。然后通过添加含金属单元对其进行改性，形成金属冠醚。这些金属冠醚一直是深入研究的主题。根据金属冠醚的分子组成及其所得结构，金属冠醚的性质和用途可能会发生变化。它们目前有许多不同的用途，并且正在进行的研究继续扩大它们的应用。

其中包括磁制冷、显像剂(特别是磁共振成像中的潜在造影剂)以及单分子磁性(正在探索其在量子计算中的应用)。

更具体地说，“金属冠醚最近引起了相当大的关注，因为它们选择性地捕获客体物种，特别是金属离子和有机铵阳离子。这一特性可能会增加其在催化、磁性和质子导体方面的实用性，”该论文的肖博士说。第一作者，北京清华大学化学系研究员。

了解了金属冠醚的用途后，人们就有动力继续发现更多类型。肖博士是北京清华大学魏教授课题组的成员，一直在研究使用多金属氧酸盐(POM)作为替代单元对冠醚进行改性，以创造一种新型的金属冠醚。

“将冠醚分子与多金属氧酸盐结合将为超分子化合物和杂化材料的研究开辟广阔的领域，”肖说。他们成功了。“通过共价修饰，多金属氧酸盐和功能有机化合物巧妙地结合在一起，实现了其功能的进一步扩展。”

他们的研究发表在《多金属氧酸盐》杂志上。

冠醚是含有多个醚基的环状分子。它们的名字来源于环形形状，使分子看起来像王冠。它们本身是带正电的碱金属离子的强结合剂。

金属冠醚是冠醚中的乙烯基部分或全部被含金属单元取代的金属大环配合物。与冠醚相比，它们可能在识别、催化和磁性方面具有额外的功能。

在该实验中，肖博士和她的合作伙伴将冠醚分子与早期过渡金属元素组成的多金属氧酸盐(POM)通过共价键结合在一起，创造了一种新型金属冠醚，显着扩展了其用途。该实验的困难在于，它们仅部分取代了乙烯基，这在之前已有报道，但它需要与更常见的完全取代不同的方法。

此外，他们还加入了聚甲醛，这种物质以前从未用于制造金属冠醚。因此，构建能够捕获特定客体分子的多金属氧冠醚仍然是一个挑战。

主体，一个较大的分子(在这种情况下，金属冠醚)，有望将客体，一个较小的分子(在这种情况下，氨阳离子)捕获成非共价键，类似于许多生物系统中发生的键合例如蛋白质。

之前有一些证据表明，铵阳离子(带正电荷的铵离子)及其有机衍生物有望成为潜在的客体分子。“当然，不是我们选择氨基阳离子作为客体，而是这种金属冠醚本身。通过一些实验，我们得到了这些主客体化合物。”肖说。

本质上，他们成功构建了一种可以捕获铵阳离子的多金属氧冠醚，并获得了一系列主客体配合物。

当被问及未来的研究时，肖说：“金属冠醚选择氨基阳离子作为客体分子，为我们进一步研究这些化合物的功能，如识别、离子交换、催化剂等奠定了基础。” 他们的下一步“是尝试结合功能性氨基阳离子：例如各种氨基酸，并研究其与POM的相关催化性能。希望能够筛选出良好的离子识别剂或特定的催化剂。”