Tetraurea Macrocycles: Aggregation-Driven Binding of Chloride in Aqueous Solutions

氢键 水溶液 堆积 氯化物 化学 乙腈 分子 分子间力 分子识别 共价键 选择性 溶剂 组合化学 有机化学 催化作用
作者
Xin Wu,Patrick Wang,Peter Turner,William Lewis,Osman Catal,Donald S. Thomas,Philip A. Gale
出处
期刊:Chem [Elsevier]
卷期号:5 (5): 1210-1222 被引量:45
标识
DOI:10.1016/j.chempr.2019.02.023
摘要

Artificial receptors that recognize anionic species via non-covalent interactions have a wide range of biomedical, industrial, and environmental applications. A major challenge in this area of research is to achieve high-affinity and selective anion binding in aqueous media. So far, only a few examples of receptors capable of strong (>105 M−1) anion binding in solutions containing >50% water are available, and none show selectivity for chloride. We report here the discovery of a D4h-symmetric fluorinated tetraurea macrocycle that fulfills this function owing to its unique self-assembly properties. The macrocycle has a strong tendency to self-associate into columnar aggregates via intermolecular hydrogen bonds and aromatic stacking. In aqueous solutions, macrocycle aggregation generates solvent-shielding and size-selective binding pockets favorable for hydrogen bonding with chloride. As a result, micromolar affinity and highly selective chloride binding have been achieved with this simple small molecule (MW < 700) in 60 vol % water/acetonitrile.
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