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神奇的超分子——未来化学武器的克星?

来源:化学加      2016-05-17
导读:化学本来的目标是造福人类,但如果化学技术被邪恶势力用到不正当的途径上,反过来却会伤害人类社会——最典型的例子之一就是化学武器。现在,聪明的化学家“以其人之道还治其人之身”,开发出新的有机分子,专门对付化学武器。

有机磷化合物类化学武器可以干扰人的神经细胞信号,典型的代表有索曼、沙林毒气。在叙利亚,在诸多战争中,这些化学武器所到之处,生灵涂炭。科学家们希望可以开发出能够灵敏检测化学武器物质的技术,在发现的同时,还能够将其一举"歼灭"


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英国University of Sheffield 的Mike Ward 领导的研究小组在这一领域上迈出了重要的一步。他们开发出有着巨大中空结构的自组装笼状超分子。而小分子的化学武器物质,则是这些超分子的客体物质。


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笼状超分子本身并不是多么高深前沿的物质。但是,而Ward却喜出望外地发现,它们似乎能有效地结合烷基磷酸酯类物质。在实验室中,直接使用化学武器物质往往过于危险,烷基磷酸酯由于具有相似的分子尺寸与形状而又没有过强的毒性,往往作为化学武器的"替身"来加以研究。

在超分子笼的每个顶点分布着二价钴或镉,每条边则有双(吡唑-吡啶)配体构成。在水溶液中,超分子笼主体与磷酸酯客体在疏水作用下进行结合。 疏水的分子取代原有的水分子,进入到疏水空腔中,并彼此之间形成氢键,这个过程在能量上也更有利。

另外,在使化学武器试剂失效的同时,这种技术还有指示作用。笼状超分子原本是发光的,而一旦与烷基磷酸酯结合,发光则被猝灭。

英国Durham University 的无机化学家Jonathan Steed 对此评论道: 化学武器的确是可以被强效氧化剂消灭,但是高灵敏的分析检测方法同样需求很大。在安保形势严峻的地区尤其如此。

该课题组的下一个目标就是利用该技术将化学武器物质催化分解,并不额外产生有害物质。并以此建立一种处置化学武器物质的新方法。

参考文献:

Taylor, C. G. P.; Piper, J. R.; Ward, M. D., Binding of chemical warfare agent simulants as guests in a coordination cage: contributions to binding and a fluorescence-based response. Chemical Communications 2016, 52 (37), 6225-6228.

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