通过旋转光谱技术揭示宿主调控的马来酸酐上逐步CO2生长过程

《The Journal of Physical Chemistry Letters》：Host-Controlled Stepwise CO2 Growth on Maleic Anhydride Revealed by Rotational Spectroscopy

　　

摘要

CO₂与有机化合物在气相中的聚集为理解弱相互作用如何引导早期簇的生长提供了分子层面的依据——这一过程与CO₂在各种化学环境中的识别、吸收和有序排列密切相关。本研究通过傅里叶变换微波光谱结合量子化学计算，对含有1到3个CO₂分子的马来酸酐簇进行了表征。每种簇大小都对应一种异构体。二聚体呈现近乎共面的结构，其中CO₂通过较强的C···O四重键与羰基相连，同时还有较弱的C–H···O氢键起到辅助作用。当簇的生长到n=2和3时，其结构会发生显著重组，而非简单保持二聚体的几何结构，最初结合的CO₂会随着不同结合位点的依次被占据而发生位置变化。这些发现表明，一种结构紧凑且具有电子差异性的宿主可以引导CO₂的逐步生长，使其不再只是简单地在各个位点上添加，从而为理解CO₂在有机宿主环境中的早期识别和吸收过程提供了分子层面的解释。