具有同種電荷的離子一般受庫倫力的排斥，而不能極度靠近。最近浙江大學(xué)化學(xué)系李昊研究組的一個研究工作表明，通過超分子手段，化學(xué)工作者可以將帶同種電荷的兩個陰離子（氯離子和氯離子，或者氯離子和溴離子）壓縮到它們的范德華半徑和以內(nèi)。
浙江大學(xué)李昊研究組一直致力于通過腙鍵的可逆性，高效的合成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的分子。籠狀分子16+可以通過動態(tài)共價鍵在水溶液中高效合成。一方面，16+帶有六個正電荷，能利用庫倫吸引力識別陰離子；另一方面，籠狀分子擁有12個相對酸性的質(zhì)子，指向籠子內(nèi)部，能和陰離子客體形成穩(wěn)定的氫鍵。籠狀分子16+具有陰離子識別能力。這些陰離子可以是氯，溴和硝酸根。
值得注意的是，籠狀分子16+具有一定的不對稱性。即，籠狀分子含有NH鍵的底部能與陰離子形成較強NH氫鍵。因此，體系只有一個當(dāng)量陰離子的情況下，陰離子選擇性的結(jié)合在籠狀分子的底部（即初級結(jié)合位點）。當(dāng)體系擁有了超過一當(dāng)量的陰離子時，陰離子會結(jié)合在籠狀分子的上部（次級結(jié)合位點）
不同陰離子對于不同的位點選擇性也不同。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)籠狀分子遇到不同的陰離子時，初級結(jié)合位點更愿意通過形成NH─Cl─鍵將氯離子結(jié)合在初級結(jié)合位點；而傾向于將其他陰離子（如硝酸根陰離子）放置在次級結(jié)合位點。
單晶衍射實驗表明，籠狀分子識別兩個氯離子，或者一個氯和一個溴離子時，陰離子客體之間的距離皆小于它們的范德華半徑之和，表明兩個陰離子之間明顯發(fā)生了誘導(dǎo)–偶極作用力。兩個陰離子之間庫侖力排斥帶來的損失，由主客體之間的氫鍵和庫倫吸引力補償。這個工作再一次表明，通過主體分子的超分子包結(jié)能力，可以讓許多原本熱力學(xué)不穩(wěn)定的產(chǎn)物加以穩(wěn)定而創(chuàng)造出來。
該工作發(fā)表于美國化學(xué)會志（J. Am. Chem. Soc.?2020, 142, 47, 20182–20190）。文章的一作是浙江大學(xué)化學(xué)系碩士生王紅葉同學(xué)。該工作得到了化學(xué)系洪鑫教授，美國德州大學(xué)Sessler教授等同行的支持。
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