金屬有機籠(MOC)是一類具有限域空腔結構的離散型超分子配位化合物,在催化、分子識別、手性、藥物輸送和生物醫學等領域具有潛在應用。然而,MOC的功能受到構筑單元種類的限制。后合成修飾(PSM)是一種可以在 MOC 上引入新官能團而不改變其幾何形狀的有效策略。與基于超分子相互作用的PSM方法相比,共價PSM策略更具可設計性和可預測性。預先設計含有反應基團的有機配體用于構建母體MOC是整個策略行之有效的關鍵步驟。為了MOC穩定性和有機反應條件苛刻性之間的平衡,目前所報道的用于共價PSM的有機反應均可在溫和的反應條件下有效地實現。本文總結了文獻所報道的用于MOC共價PSM的有機反應類型(圖1),例如狄爾斯-阿爾德反應、希夫堿化學和點擊反應等。其中一些可逆的有機反應與MOC結構具有良好的相容性,是可以繼續拓展的優勢反應類型。
另外,本文總結了MOC共價PSM的兩大類型:內腔修飾和外表面修飾。(1)MOC內部空腔的共價PSM主要改變限域空腔的微環境,從而產生不同于母體結構的限域立體空間性能。(2)MOC外表面的共價PSM提供了一種有效改變母體籠的物理化學性質和結構的方法。比如,這種方法可以較容易地將不同的官能團嫁接到母體MOC結構上,用以調控它們的功能;也可以通過橋連體將MOC連接形成多級次網絡結構,例如凝膠、多孔聚合物等。通過共價PSM方法合成得到的MOC結構,它們在主客體化學、手性、發光、吸附與分離、生物功能等領域均具有出色的應用前景。

Dr. Dong Luo,?Dr. Xiao-Wei Zhu,?Prof.?Dr. Xiao-Ping Zhou,?Prof.?Dr. Dan Li
Chemistry – A European Journal?
DOI:?10.1002/chem.202400020