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Nelle ultime due decadi, le architetture supramolecolari derivanti da chimica di coordinazione attraverso la combinazione di centri metallici e leganti politopici hanno ricevuto una crescente attenzione. Alcune delle loro più notevoli applicazioni includono: sistemi host-guest per separazione e storage molecolare, catalisi e reattività in spazi confinati. Inoltre, questi sistemi rappresentano un ideale banco di prova per i fenomeni di auto-assemblaggio, organizzazione e selezione. L’auto-assemblaggio di queste architetture, spesso genera più specie termodinamicamente accessibili in equilibrio dinamico, formando cioè una Libreria Dinamica Costituzionale (CDL). Tale equilibrio è basato sulla continua dissociazione e ricombinazione dei vari componenti. Questi sistemi spesso adattano la loro costituzione in risposta a vari parametri quali ad esempio concentrazione, temperatura e stimoli chimici esterni. Il riconoscimento molecolare (ad es. sistemi host-guest) è sicuramente uno tra i più potenti meccanismi di selezione. In questo contesto, abbiamo utilizzato una CDL[1] derivante da chimica di coordinazione come sistema modello per lo studio dei processi di adattamento e selezione guidati dal riconoscimento molecolare in un sistema dinamico. Abbiamo sviluppato un sistema dove opera una selezione a doppio livello (Fig. 1):[2,3] i guest agiscono sulla CDL guidando il sistema verso il costituente triangolare attraverso la formazione di un complesso host-guest, e, allo stesso tempo, l’host è in grado di selezionare uno specifico guest da una miscela in accordo ad una correlazione tra selettività e affinità. La selettività tra le varie coppie di guest è compresa nell’intervallo 1−104. Abbiamo inoltre dimostrato che la tasca dell’host può essere usata per effettuare reazioni chimiche in uno spazio confinato.[4]Ad esempio, la fosfina PTA, stabile all’aria, può essere facilmente ossidata per gorgogliamento di aria in soluzione quando la molecola è ospitata nella tasca del box triangolare (Fig. 2). Attualmente, stiamo sviluppando una innovativa classe di architetture metallo-supramolecolari basate su ioni lantanoidi per lo sviluppo di materiali luminescenti dotati di proprietà host-guest e l’implementazione di tali caratteristiche per lo sviluppo di sensori supramolecolari. 

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Figure 1. Auto-assemblaggio di una CDL e selezione di un costituente attraverso riconoscimento molecolare e formazione di un sistema host-guest.  

 

Figure 2. Ossidazione di PTA in  un box metallo-supramolecolare e recupero del prodotto PTAO attraverso scambio del guest.

[1] M.Rancan, J. Tessarolo, P. L. Zanonato, R. Seraglia, S. Quici, L. Armelao, Dalton Trans., 2013, 42, 7534-7538

[2] M.Rancan, A. Dolmella, R. Seraglia, S. Orlandi, S. Quici, L. Armelao, Chem. Commun., 2012, 48, 3115-3117

[3] M.Rancan, J. Tessarolo, M. Casarin, P. L. Zanonato, S. Quici, L. Armelao, Inorg. Chem., 2014, 53, 7276−7287

[4] M.Rancan, J. Tessarolo, S. Quici, L. Armelao, Chem. Commun., 2014, 50, 13761-13764

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