Estructura cristalina orgánica porosa «caja-jaula» predicha mediante modelado computacional | investigación

Las jaulas orgánicas se han utilizado como precursoras para la síntesis de estructuras porosas de orden superior, aumentando su funcionalidad y conservando la capacidad de procesarlas.

El equipo del Reino Unido y China utilizó moléculas de jaula unidas a éter como bloque de construcción (átomos de cloro necesarios para formar puentes de éter) con tetrafluorohidroquinona enriquecida con flúor (TFHQ) como puente lineal. Los átomos de flúor proporcionan integridad estructural al limitar la rotación de los enlaces y pueden mejorar la solubilidad de las moléculas de la jaula resultantes.

Se construyeron modelos utilizando dinámica molecular y teoría funcional de la densidad para predecir los productos de reacción de estos bloques. Se predijeron varias topologías y sus energías relativas, sin tener en cuenta los efectos del disolvente, y los resultados indicaron una fuerte preferencia por [4[2+3]+6]Producto jaula. Guiado por estas simulaciones, el equipo realizó experimentos de ensamblaje en dos pasos para examinar las condiciones óptimas.

Los resultados mostraron una buena concordancia entre la estructura prevista de [4[2+3]+6]Molécula de jaula y estructura cristalina observada: cuatro jaulas triangulares ensambladas en una jaula tetraédrica más grande. El producto mostró buena capacidad de adsorción y estabilidad acuosa, propiedades importantes para las tecnologías de separación de gases y tratamiento de agua.

Esta nueva estructura de «jaula» se puede utilizar como unidad de construcción para estructuras más complejas. Este estudio destaca el uso de métodos computacionales para evaluar los productos de reacción más probables, así como nuevos materiales no intuitivos en síntesis supramolecular.