反応生成物が分子ケージの構造変化を誘導(From Pd₄L₂ to Pd₆L₃: Study Reports Product-Triggered Evolution of an Adaptive Cage)

2026-10-27 中国科学院(CAS)

中国科学院(CAS)福建物質構造研究所の研究チームは、化学反応で生じた生成物が、自らを包み込む分子ケージの構造変化を引き起こす、新たな超分子触媒システムを開発した。研究では、パラキノンメチド(p-QM)前駆体の脱水反応を促進する、パラジウム(Pd)を含む配位ケージ「Pd₄L₂」を構築した。このケージ内部では、水中50℃で反応が進行し、生成物が87%の収率で得られた。さらに、反応生成物が化学的刺激となり、ケージ構造が「Pd₄L₂」から、これまでに報告されていない連結型の「Pd₆L₃」へと変化することを確認した。生成物をジクロロメタンで抽出すると、元の構造に戻る可逆性も実証された。本成果は、触媒反応と分子構造の適応的変化を連動させる「ホスト・ゲスト共適応」の概念を示し、環境応答型材料や高度な超分子触媒の設計に新たな可能性を開く。

反応生成物が分子ケージの構造変化を誘導(From Pd₄L₂ to Pd₆L₃: Study Reports Product-Triggered Evolution of an Adaptive Cage)
An adaptive Pd4L2 cage catalyzes the dehydration of p-QM precursors and undergoes product-triggered transformation into a Pd6L3 conjoined cage. (Image by Prof. SUN’s group)

<関連情報>

p-キノンメチド前駆体の触媒的脱水反応を介した、Pd4L2からPd6L3結合ケージへの生成物誘発適応進化 Product-Triggered Adaptive Evolution From a Pd4L2 to a Pd6L3 Conjoined Cage via Catalytic Dehydration of p‑Quinone Methide Precursors

Chen-Chen Li, Ke-Han Tang, Pei-Ming Cheng, Shao-Jun Hu, Li-Peng Zhou, Li-Xuan Cai, Qing-Fu Sun
Angewandte Chemie International Edition  Published: 24 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/anie.8746400

Abstract

Supramolecular chemistry aims to emulate the dynamic structural adaptations and induced-fit conformational changes of enzymes that are fundamental to their biological function. In this work, we synthesized an adaptive Pd4L2 coordination cage using the newly developed pyridinium-based ligand L with cis-capped Pd (II) salt. Upon guest encapsulation, conformational adjustment provides direct structural evidence for the adaptive nature of cage 1 by X-ray crystallographic study. Within the hydrophobic pocket of the capsule, 4-(1-hydroxy-1-phenylethyl) phenol (S1), a known para-quinone methide (p-QM) precursor, undergoes spontaneous dehydration to the alkene product P1 in water. Kinetic studies and control experiments reveal that the cage 1 plays a vital role in significantly accelerating the dehydration process, affording the alkene product with markedly enhanced efficiency compared to the background reaction. Then generated alkene products act as a chemical stimulus driving the transformation of Pd4L2 to a Pd6L3 conjoined cage through an induced-fit mechanism, as unambiguously confirmed by SCXRD. This work offers fresh insights into enzyme-like adaptive behavior and unveils responsive supramolecular catalysis.

0500化学一般
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