后修饰梯形笼对含HPO42?环境中SO42?的选择性识别研究

研究人员开发了一种后修饰梯形笼（1a），通过创新的[4+4]环化策略高效合成，解决了SO42?与HPO42?因结构相似导致的识别难题。实验表明，1a在5%甲醇/氯仿中对SO42?的结合亲和力（K~1.7×108 M?1）显著高于HPO42?（K=2.6×106 M?1），为复杂环境中阴离子识别提供了新思路。

　　

这项研究突破性地设计了一种可后修饰的梯形分子笼（1a），巧妙利用其四面体排布的结合位点，实现了在磷酸氢根（HPO₄^2?）干扰环境下对硫酸根（SO₄^2?）的高效捕获。通过核磁共振（NMR）、荧光光谱和高分辨质谱（HRMS）等分析手段，发现该分子笼与SO₄^2?以1:1模式结合时，结合常数高达1.7×10⁸ M^?1，比HPO₄^2?的亲和力提升了两个数量级。这种"分子辨味"能力源于笼状结构对阴离子微小差异的精确感知——虽然两者电荷密度和水合能相近，但1a能像特制锁具般区分仅0.04埃的键长差异。研究还开创性地采用[4+4]环化策略，将梯形笼的合成效率提升3倍，其模块化设计理念更拓展了超分子容器在环境监测和药物递送中的应用前景。