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硅氧烷对供体-受体相互作用的溶剂影响

来源:金泽大学(Kanazawa University)

芳香供体-受体(D-A)相互作用是供体(富电子)和受体(缺电子)芳香分子之间的一种非共价键。芳香分子具有一个或多个带有“离域”电子的环。芳香族 D-A 相互作用广泛用于构建超分子结构,这些结构是由非共价键形成的分子组装,如积木。超分子结构具有智能特性,如外部刺激响应和自我修复。由 D-A 相互作用形成的超分子结构的稳定性和智能特性取决于 D-A 相互作用在各种情况下的特征。金泽大学的 Shogo Amemori 及其同事现在研究了溶剂对 D-A 相互作用强度的影响。他们的发现为芳香族 D-A 相互作用的起源和超分子结构的新分子设计提供了重要的见解。

研究人员分别使用称为均苯四甲酸二亚胺 (PMDI) 和芘 (Py) 衍生物的有机化合物作为受体和供体。 PMDI和Py衍生物之间的D-A相互作用强度通过D-A相互作用的缔合常数进行评估,其中较高的缔合常数意味着更强的D-A相互作用。

Amemori 及其同事使用具有多种极性的溶剂来评估溶剂对 D-A 相互作用的影响。极性与分子内电荷的分离(分为正负成分)有关;在低极性分子中,电荷分离很小。由于之前的大多数研究都集中在属于脂肪族分子类别的低极性溶剂,因此科学家们探索了另一类化合物,即所谓的聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)或低聚(二甲基硅氧烷)(ODMS)。这些分子由完全覆盖有机基团的硅氧键主链组成,并且作为溶剂,通常会导致低极性。

研究人员的主要发现是,与作为脂肪族溶剂的己烷相比,硅氧烷导致 PMDI 和 Py 衍生物之间的 D-A 相互作用的缔合常数更高。至于这种效应的起源,科学家们指出芳香分子(PMDI 和 Py)与硅氧烷分子之间的“不相容性”。

Amemori 及其同事指出,有必要使用各种供体和受体分子进行进一步研究。尽管如此,PDMS 和 ODMS 溶剂中的 D-A 相互作用比脂肪族溶剂更强,这可能是由于溶解度普遍较差——引用科学家的话——“可能有助于阐明低极性溶剂中芳香族 D-A 相互作用的起源”。

 图示

图示

PDMS、ODMS(六甲基二硅氧烷)、正己烷和氯仿中含有 Py 和 PMDI 的混合物的吸收光谱和照片(Py 和 PMDI 的浓度分别为 11 mM 和 2 mM)。溶液颜色越深,吸光度越高,表示结合常数越高。

[背景]

硅氧烷

硅氧烷是指以硅-氧-硅 (Si-O-Si) 键为特征的官能团。硅氧烷基化合物是人造的,由于其疏水性、高柔韧性和低导热性,具有许多工业和商业应用。硅氧烷是有机硅的基础,材料用作例如粘合剂、润滑剂和密封剂。有机硅家族的一个重要成员是聚(二甲基硅氧烷)(PDMS);它是应用非常广泛的硅基有机聚合物。来自金泽大学的 Shogo Amemori 及其同事使用 PDMS 和它的较短版本称为低聚(二甲基硅氧烷)(ODMS)作为芳香供体和受体分子的低极性溶剂,让它们彼此相互作用。他们发现,由于芳族分子和硅氧烷之间的不相容性,相互作用比其他低极性溶剂、非硅氧烷基溶剂(如己烷)更强。

[文章]

标题:Poly(dimethylsiloxane) and oligo(dimethylsiloxane) solvent effects on aromatic donor–acceptor interactions

期刊:Chemical Communications

作者:Shogo Amemori, Kyoka Kikuchi and Motohiro Mizuno

DOI:10.1039/d0cc06638a

[资助者]

这项工作得到了 JSPS KAKENHI Grants 18K14187(早期职业科学家)的支持。

原文链接:https://www.kanazawa-u.ac.jp/latest-research/92071

声明:本文由凯宝来编译,中文内容仅供参考,一切内容以英文原版为准。

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