Ученые ИОХ РАН изучили механизмы селективности металлокриптатов на основе аминокислот

Сотрудники Лаборатории металлоорганического синтеза и катализа ИОХ РАН совместно с коллегами из МГУ и ИОНХ РАН синтезировали и исследовали процессы самосборки и селективности новых никелевых металлокриптатов. Работа открывает новые перспективы в дизайне супрамолекулярных систем, способных избирательно «узнавать» ионы металлов по их размеру и заряду.

Металлокриптаты – это сложные многоядерные гетерометаллические комплексы, которые, подобно природным ферментам или органическим криптандам, способны инкапсулировать ионы металлов во внутреннюю полость. В данной работе ученые синтезировали новые октаэдрические металлакриптаты, где жесткий каркас из шести атомов никеля и двенадцати молекул аминокислоты L-изолейцина выступает в роли «хозяина» для ионов щелочноземельных металлов. Установлено, что стабильность комплексов напрямую зависит от соответствия радиуса иона размеру полости. Система проявляет высокое сродство к барию и стронцию, с кальцием образует шапочный металлакриптат, представляющий собой половину октаэдрического, и полностью игнорирует ионы магния и одновалентные катионы. С помощью электронной спектроскопии с применением метода главных компонент авторы обнаружили промежуточный комплексный ион [MNi5(Ile)10]2+. Это позволило впервые детально описать механизм «сборки» таких структур в растворе. Исследователям удалось получить комплекс с кальцием, возможность существования которого ранее оспаривалась в литературе. Структуры всех полученных соединений были подтверждены методом рентгеноструктурного анализа.

Работа доказывает, что металлокриптаты на основе никеля и аминокислот обладают выраженной жесткостью каркаса. Это делает их доступной и эффективной альтернативой синтетическим органическим макроциклам (краун-эфирам и криптандам), чье производство обходится значительно дороже. Результаты важны для развития химии «хозяин-гость» и создания систем для селективного разделения металлов, а также представляет собой успешный пример исследования динамики самосборки сложной многоатомной системы.

Источник:

Alexander R. Savarets, Anna D. Maximova, Roman A. Dolotov, Vladimir A. D’yakonov, Vladimir D. Dolzhenko Size-dependent encapsulation selectivity of alkaline earth metal ions in distorted octahedral and dicapped Ni(II) metallacryptate with L-isoleucine J. Mol. Struct., 2026, 1351, 144164. DOI: 10.1016/j.molstruc.2025.144164.