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神奇的超分子——未來(lái)化學(xué)武器的克星?

來(lái)源:化學(xué)加      2016-05-17
導(dǎo)讀:化學(xué)本來(lái)的目標(biāo)是造福人類(lèi),但如果化學(xué)技術(shù)被邪惡勢(shì)力用到不正當(dāng)?shù)耐緩缴?,反過(guò)來(lái)卻會(huì)傷害人類(lèi)社會(huì)——最典型的例子之一就是化學(xué)武器。現(xiàn)在,聰明的化學(xué)家“以其人之道還治其人之身”,開(kāi)發(fā)出新的有機(jī)分子,專(zhuān)門(mén)對(duì)付化學(xué)武器。

有機(jī)磷化合物類(lèi)化學(xué)武器可以干擾人的神經(jīng)細(xì)胞信號(hào),典型的代表有索曼、沙林毒氣。在敘利亞,在諸多戰(zhàn)爭(zhēng)中,這些化學(xué)武器所到之處,生靈涂炭??茖W(xué)家們希望可以開(kāi)發(fā)出能夠靈敏檢測(cè)化學(xué)武器物質(zhì)的技術(shù),在發(fā)現(xiàn)的同時(shí),還能夠?qū)⑵湟慌e"殲滅"。


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英國(guó)University of Sheffield 的Mike Ward 領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在這一領(lǐng)域上邁出了重要的一步。他們開(kāi)發(fā)出有著巨大中空結(jié)構(gòu)的自組裝籠狀超分子。而小分子的化學(xué)武器物質(zhì),則是這些超分子的客體物質(zhì)。


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籠狀超分子本身并不是多么高深前沿的物質(zhì)。但是,而Ward卻喜出望外地發(fā)現(xiàn),它們似乎能有效地結(jié)合烷基磷酸酯類(lèi)物質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)室中,直接使用化學(xué)武器物質(zhì)往往過(guò)于危險(xiǎn),烷基磷酸酯由于具有相似的分子尺寸與形狀而又沒(méi)有過(guò)強(qiáng)的毒性,往往作為化學(xué)武器的"替身"來(lái)加以研究。

在超分子籠的每個(gè)頂點(diǎn)分布著二價(jià)鈷或鎘,每條邊則有雙(吡唑-吡啶)配體構(gòu)成。在水溶液中,超分子籠主體與磷酸酯客體在疏水作用下進(jìn)行結(jié)合。 疏水的分子取代原有的水分子,進(jìn)入到疏水空腔中,并彼此之間形成氫鍵,這個(gè)過(guò)程在能量上也更有利。

另外,在使化學(xué)武器試劑失效的同時(shí),這種技術(shù)還有指示作用?;\狀超分子原本是發(fā)光的,而一旦與烷基磷酸酯結(jié)合,發(fā)光則被猝滅。

英國(guó)Durham University 的無(wú)機(jī)化學(xué)家Jonathan Steed 對(duì)此評(píng)論道: 化學(xué)武器的確是可以被強(qiáng)效氧化劑消滅,但是高靈敏的分析檢測(cè)方法同樣需求很大。在安保形勢(shì)嚴(yán)峻的地區(qū)尤其如此。

該課題組的下一個(gè)目標(biāo)就是利用該技術(shù)將化學(xué)武器物質(zhì)催化分解,并不額外產(chǎn)生有害物質(zhì)。并以此建立一種處置化學(xué)武器物質(zhì)的新方法。

參考文獻(xiàn):

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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