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Clam-like Cyclotricatechylene-based Capsules: Identifying the Roles of Protonation State and Guests as well as the Drivers for Stability and (Anti-)Cooperativity.
Chemistry - An Asian Journal ( IF 3.5 ) Pub Date : 2020-03-24 , DOI: 10.1002/asia.201901767 Nisha Mehta 1 , Brendan F Abrahams 1 , Lars Goerigk 1
Chemistry - An Asian Journal ( IF 3.5 ) Pub Date : 2020-03-24 , DOI: 10.1002/asia.201901767 Nisha Mehta 1 , Brendan F Abrahams 1 , Lars Goerigk 1
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Cyclotricatechylene (ctcH6 ) is a bowl-shaped macrocyclic compound that can be used as a building block for self-assembled capsules. ctcH6 and its derivatives in various protonation states - here collectively labeled as CTC - form dimers that resemble the shape of a clam. These clam-shaped entities have been studied experimentally by Abrahams, Robson, and co-workers [B. F. Abrahams, N. J. FitzGerald, T. A. Hudson, R. Robson and T. Waters, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 3129-3132] where the capsules acted as an excellent host for large alkali-metal cations. In this study, we present a detailed analysis based on accurate dispersion-corrected Density Functional Theory approaches that reveals the factors that stabilise such CTC-based capsules at different protonation states and their interaction with various encapsulated guests. Our results show that the capsules' overall stability results as an interplay of hydrogen bonding, London dispersion, and electrostatic effects. The most stable capsules with group-1 and group-2 cations as guests contain only six phenolic hydrogens, as opposed to the maximum possible number of twelve. Inclusion of larger alkali-metal cations is favoured due to larger London-dispersion contributions. Cations are favoured as guests over isoelectronic neutral species, as the resulting host-guest complexes experience additional stability due to cooperative effects. In fact, using the latter to drive the formation of specific capsules could be used in future strategies aimed at synthesising similar aggregates; our results provide an insightful understanding and useful guidance for such future endeavours.
中文翻译：
蛤-类基于环三甲苯的胶囊：确定质子化状态和客体的作用以及稳定性和（反）合作性的驱动因素。
环三甲苯（ctcH6）是碗形的大环化合物，可用作自组装胶囊的结构单元。ctcH6及其各种质子化状态的衍生物（此处统称为CTC）形成类似于蛤ers形状的二聚体。亚伯拉罕（Abrahams），罗布森（Robson）和同事们对这些蛤形实体进行了实验研究[B. F. Abrahams，N。J. FitzGerald，T。A. Hudson，R。Robson和T. Waters，Angew。化学 诠释 埃德 2009，48，3129-3132]，这些胶囊是大型碱金属阳离子的极佳宿主。在这项研究中，我们基于精确的色散校正的密度泛函理论方法进行了详细的分析，揭示了使这种基于CTC的胶囊稳定在不同质子化状态的因素，以及它们与各种包封的客人之间的相互作用。我们的结果表明，胶囊的整体稳定性是氢键，伦敦分散和静电效应的相互作用。以第1组和第2组阳离子为客体的最稳定的胶囊仅包含6个酚氢，而不是最大可能的12个。由于较大的伦敦分散贡献，因此优选包含较大的碱金属阳离子。阳离子比等电子中性物种更受客人欢迎，因为所产生的宿主-客体复合物由于协同作用而具有额外的稳定性。实际上，使用后者驱动特定胶囊的形成可用于未来旨在合成相似聚集体的策略。我们的结果为此类未来工作提供了深刻的理解和有用的指导。整体稳定性是氢键，伦敦分散和静电效应的相互作用。以第1组和第2组阳离子为客体的最稳定的胶囊仅包含6个酚氢，而不是最大可能的12个。由于较大的伦敦分散贡献，因此优选包含较大的碱金属阳离子。与等电子中性物质相比，阳离子更受客人欢迎，因为所产生的宿主-客体复合物由于协同作用而具有额外的稳定性。实际上，使用后者驱动特定胶囊的形成可用于未来旨在合成相似聚集体的策略。我们的结果为此类未来工作提供了深刻的理解和有用的指导。整体稳定性是氢键，伦敦分散和静电效应的相互作用。以第1组和第2组阳离子为客体的最稳定的胶囊仅包含6个酚氢，而不是最大可能的12个。由于较大的伦敦分散贡献，因此优选包含较大的碱金属阳离子。阳离子比等电子中性物种更受客人欢迎，因为所产生的宿主-客体复合物由于协同作用而具有额外的稳定性。实际上，使用后者驱动特定胶囊的形成可用于未来旨在合成相似聚集体的策略。我们的结果为此类未来工作提供了深刻的理解和有用的指导。以第1组和第2组阳离子为客体的最稳定的胶囊仅包含6个酚氢，而不是最大可能的12个。由于较大的伦敦分散贡献，因此优选包含较大的碱金属阳离子。阳离子比等电子中性物种更受客人欢迎，因为所产生的宿主-客体复合物由于协同作用而具有额外的稳定性。实际上，使用后者驱动特定胶囊的形成可用于未来旨在合成相似聚集体的策略。我们的结果为此类未来工作提供了深刻的理解和有用的指导。以第1组和第2组阳离子为客体的最稳定的胶囊仅包含6个酚氢，而不是最大可能的12个。由于较大的伦敦分散贡献，因此优选包含较大的碱金属阳离子。阳离子比等电子中性物种更受客人欢迎，因为所产生的宿主-客体复合物由于协同作用而具有额外的稳定性。实际上，使用后者驱动特定胶囊的形成可用于未来旨在合成相似聚集体的策略。我们的结果为此类未来工作提供了深刻的理解和有用的指导。由于较大的伦敦分散贡献，因此优选包含较大的碱金属阳离子。与等电子中性物质相比，阳离子更受客人欢迎，因为所产生的宿主-客体复合物由于协同作用而具有额外的稳定性。实际上，使用后者驱动特定胶囊的形成可用于未来旨在合成相似聚集体的策略。我们的结果为此类未来工作提供了深刻的理解和有用的指导。由于较大的伦敦分散贡献，因此优选包含较大的碱金属阳离子。阳离子比等电子中性物种更受客人欢迎，因为所产生的宿主-客体复合物由于协同作用而具有额外的稳定性。实际上，使用后者驱动特定胶囊的形成可用于未来旨在合成相似聚集体的策略。我们的结果为此类未来工作提供了深刻的理解和有用的指导。利用后者驱动特定胶囊的形成可用于未来旨在合成相似聚集体的策略中；我们的结果为此类未来工作提供了深刻的理解和有用的指导。利用后者驱动特定胶囊的形成可用于未来旨在合成相似聚集体的策略中；我们的结果为此类未来工作提供了深刻的理解和有用的指导。
更新日期：2020-04-22
中文翻译：
蛤-类基于环三甲苯的胶囊：确定质子化状态和客体的作用以及稳定性和（反）合作性的驱动因素。
环三甲苯（ctcH6）是碗形的大环化合物，可用作自组装胶囊的结构单元。ctcH6及其各种质子化状态的衍生物（此处统称为CTC）形成类似于蛤ers形状的二聚体。亚伯拉罕（Abrahams），罗布森（Robson）和同事们对这些蛤形实体进行了实验研究[B. F. Abrahams，N。J. FitzGerald，T。A. Hudson，R。Robson和T. Waters，Angew。化学 诠释 埃德 2009，48，3129-3132]，这些胶囊是大型碱金属阳离子的极佳宿主。在这项研究中，我们基于精确的色散校正的密度泛函理论方法进行了详细的分析，揭示了使这种基于CTC的胶囊稳定在不同质子化状态的因素，以及它们与各种包封的客人之间的相互作用。我们的结果表明，胶囊的整体稳定性是氢键，伦敦分散和静电效应的相互作用。以第1组和第2组阳离子为客体的最稳定的胶囊仅包含6个酚氢，而不是最大可能的12个。由于较大的伦敦分散贡献，因此优选包含较大的碱金属阳离子。阳离子比等电子中性物种更受客人欢迎，因为所产生的宿主-客体复合物由于协同作用而具有额外的稳定性。实际上，使用后者驱动特定胶囊的形成可用于未来旨在合成相似聚集体的策略。我们的结果为此类未来工作提供了深刻的理解和有用的指导。整体稳定性是氢键，伦敦分散和静电效应的相互作用。以第1组和第2组阳离子为客体的最稳定的胶囊仅包含6个酚氢，而不是最大可能的12个。由于较大的伦敦分散贡献，因此优选包含较大的碱金属阳离子。与等电子中性物质相比，阳离子更受客人欢迎，因为所产生的宿主-客体复合物由于协同作用而具有额外的稳定性。实际上，使用后者驱动特定胶囊的形成可用于未来旨在合成相似聚集体的策略。我们的结果为此类未来工作提供了深刻的理解和有用的指导。整体稳定性是氢键，伦敦分散和静电效应的相互作用。以第1组和第2组阳离子为客体的最稳定的胶囊仅包含6个酚氢，而不是最大可能的12个。由于较大的伦敦分散贡献，因此优选包含较大的碱金属阳离子。阳离子比等电子中性物种更受客人欢迎，因为所产生的宿主-客体复合物由于协同作用而具有额外的稳定性。实际上，使用后者驱动特定胶囊的形成可用于未来旨在合成相似聚集体的策略。我们的结果为此类未来工作提供了深刻的理解和有用的指导。以第1组和第2组阳离子为客体的最稳定的胶囊仅包含6个酚氢，而不是最大可能的12个。由于较大的伦敦分散贡献，因此优选包含较大的碱金属阳离子。阳离子比等电子中性物种更受客人欢迎，因为所产生的宿主-客体复合物由于协同作用而具有额外的稳定性。实际上，使用后者驱动特定胶囊的形成可用于未来旨在合成相似聚集体的策略。我们的结果为此类未来工作提供了深刻的理解和有用的指导。以第1组和第2组阳离子为客体的最稳定的胶囊仅包含6个酚氢，而不是最大可能的12个。由于较大的伦敦分散贡献，因此优选包含较大的碱金属阳离子。阳离子比等电子中性物种更受客人欢迎，因为所产生的宿主-客体复合物由于协同作用而具有额外的稳定性。实际上，使用后者驱动特定胶囊的形成可用于未来旨在合成相似聚集体的策略。我们的结果为此类未来工作提供了深刻的理解和有用的指导。由于较大的伦敦分散贡献，因此优选包含较大的碱金属阳离子。与等电子中性物质相比，阳离子更受客人欢迎，因为所产生的宿主-客体复合物由于协同作用而具有额外的稳定性。实际上，使用后者驱动特定胶囊的形成可用于未来旨在合成相似聚集体的策略。我们的结果为此类未来工作提供了深刻的理解和有用的指导。由于较大的伦敦分散贡献，因此优选包含较大的碱金属阳离子。阳离子比等电子中性物种更受客人欢迎，因为所产生的宿主-客体复合物由于协同作用而具有额外的稳定性。实际上，使用后者驱动特定胶囊的形成可用于未来旨在合成相似聚集体的策略。我们的结果为此类未来工作提供了深刻的理解和有用的指导。利用后者驱动特定胶囊的形成可用于未来旨在合成相似聚集体的策略中；我们的结果为此类未来工作提供了深刻的理解和有用的指导。利用后者驱动特定胶囊的形成可用于未来旨在合成相似聚集体的策略中；我们的结果为此类未来工作提供了深刻的理解和有用的指导。
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