Alkali Metal Ion Recognition by 18-Crown-6 in Aqueous Solutions: Evidence from Local Structures

碱金属 化学 水溶液 溶剂化 18-冠-6 离子 无机化学 分子 水溶液中的金属离子 结晶学 物理化学 有机化学
作者
Zhuanfang Jing,Yongquan Zhou,Toshio Yamaguchi,Koji Ohara,Jianming Pan,Guangguo Wang,Fayan Zhu,Hongyan Liu
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry B [American Chemical Society]
卷期号:127 (21): 4858-4869 被引量:14
标识
DOI:10.1021/acs.jpcb.3c01875
摘要

The underlying recognition mechanisms of alkali metal ions by crown ethers in aqueous solutions are yet to be fully understood at the molecular level. We report direct experimental and theoretical evidence for the structure and recognition sequence of alkali metal ions (Li+, Na+, K+, Rb+, and Cs+) by 18-crown-6 in aqueous solutions by wide-angle X-ray scattering combined with an empirical potential structure refinement modeling and ab initio molecular dynamics simulation. Li+, Na+, and K+ are located in the negative potential cavity of 18-crown-6, with Li+ and Na+ deviating from the centroid of 18-crown-6 by 0.95 and 0.35 Å, respectively. Rb+ and Cs+ lie outside the 18-crown-6 ring and deviate from the centroid of 18-crown-6 by 0.05 and 1.35 Å, respectively. The formation of the 18-crown-6/alkali metal ion complexes is dominated by electrostatic attraction between the cations and the oxygen atoms (Oc) of 18-crown-6. Li+, Na+, K+, and Rb+ form the H2O···18-crown-6/cation···H2O "sandwich" hydrates, while water molecules only hydrate with Cs+ of the 18-crown-6/Cs+ complex on the same side of Cs+. Based on the local structure, the recognition sequence of 18-crown-6 for alkali metal ions in an aqueous solution follows K+ > Rb+ >Na+ >Li+, which is completely different from that (Li+ > Na+ > K+ > Rb+ > Cs+) in the gas phase, confirming that the solvation medium seriously affects the cation recognition of crown ethers. This work provides atomic insights into understanding the host-guest recognition and solvation behavior of crown ether/cation complexes.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
snow完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
何raven发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
3秒前
共享精神应助啦啦啦采纳,获得10
3秒前
LDX完成签到,获得积分10
4秒前
李健应助飞翔的西红柿采纳,获得10
4秒前
hhhhh哈哈哈完成签到,获得积分10
4秒前
充电宝应助阳光青旋采纳,获得10
4秒前
呆呆完成签到 ,获得积分10
4秒前
coini发布了新的文献求助10
6秒前
小竹签完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
AAA电材哥发布了新的文献求助10
6秒前
王志新完成签到 ,获得积分10
6秒前
7秒前
8秒前
royrose完成签到 ,获得积分10
9秒前
啊是是是发布了新的文献求助10
9秒前
末位牛马完成签到,获得积分10
9秒前
leiyuekai完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
曾欢发布了新的文献求助10
10秒前
actor2006完成签到,获得积分10
10秒前
BowieHuang应助jaydenma采纳,获得10
11秒前
完美世界应助jaydenma采纳,获得10
11秒前
runzhi发布了新的文献求助10
11秒前
yy完成签到 ,获得积分10
12秒前
李哈哈完成签到,获得积分10
12秒前
明理寇完成签到,获得积分10
12秒前
陈昇完成签到 ,获得积分10
13秒前
烤红薯发布了新的文献求助10
13秒前
杜智诺完成签到,获得积分10
14秒前
感叹完成签到 ,获得积分10
14秒前
深情安青应助吡咯爱成环采纳,获得10
14秒前
天天快乐应助吡咯爱成环采纳,获得10
14秒前
华仔应助吡咯爱成环采纳,获得10
14秒前
Jasper应助吡咯爱成环采纳,获得10
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 2000
Research for Social Workers 1000
The Social Psychology of Citizenship 800
Mastering New Drug Applications: A Step-by-Step Guide (Mastering the FDA Approval Process Book 1) 800
Signals, Systems, and Signal Processing 510
Discrete-Time Signals and Systems 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5916598
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 6871378
关于积分的说明 15799588
捐赠科研通 5042559
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2713937
邀请新用户注册赠送积分活动 1666114
关于科研通互助平台的介绍 1605490