Three kinds of coordination cages and a molecular knot with inductively activated ⁺P–H, N–H, or C–H hydrogen bond donors anchoring in the functionalized cavities were inspected as ionophores to develop polymeric membrane ISEs for potentiometric sensing of environmentally important oxyanions and halides. The proposed ISEs displayed significant preference for perrhenate, phosphate, or chloride with a selectivity pattern distinctively different from the sequence depending on the Gibbs free energy of hydration owing to the high degree of shape, charge, and size selectivity originating from the rigidity and complementarity of the binding cavities. To gain further insight into the response characters of the proposed ISEs, the binding constants of ionophore–anion complexes in the membrane phase were investigated, and the binding affinity, together with the Hofmeister series, correlates well with the determined selectivity pattern of the proposed ISEs. Optimizing the composition of the membrane such as lipophilic additives and plasticizers produced ISEs displaying Nernstian/near-Nernstian potentiometric responses to primary anions with a wide linear range, improved detection limits, good reversibility, and satisfying lifetime. Potentiometric determination of perrhenate, phosphate, and chloride in river water, mineral water, and artificial serum samples was achieved with good recovery and accuracy using the proposed ISEs, demonstrating their potential for real-life applications. These results will shed new light on how novel ionophores could be designed for potentiometric sensing and broaden the scope of host–guest chemistry of coordination cages and molecular knots.

中文翻译：

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在聚合物膜中嵌入功能化配位笼和分子结，用于对环境重要的氧阴离子和卤化物进行电位传感

三种配位笼和一个感应激活的分子结⁺检查锚定在功能化腔中的 P-H、N-H 或 C-H 氢键供体作为离子载体，以开发用于对环境重要的氧阴离子和卤化物进行电位传感的聚合物膜 ISE。所提出的 ISE 显示出对高铼酸盐、磷酸盐或氯化物的显着偏好，其选择性模式与序列明显不同，这取决于水合的吉布斯自由能，因为高度的形状、电荷和尺寸选择性源于其刚性和互补性。结合腔。为了进一步了解所提出的 ISE 的响应特性，研究了离子载体 - 阴离子复合物在膜相中的结合常数，以及结合亲和力以及 Hofmeister 系列，与提议的 ISE 的确定选择性模式密切相关。优化膜的组成（例如亲脂性添加剂和增塑剂）产生的 ISE 对初级阴离子显示能斯特/近能斯特电位响应，具有宽线性范围、改进的检测限、良好的可逆性和令人满意的寿命。使用建议的 ISE 以良好的回收率和准确度实现了河水、矿泉水和人工血清样品中高铼酸盐、磷酸盐和氯化物的电位测定，证明了它们在实际应用中的潜力。这些结果将为如何设计新型离子载体用于电位传感和拓宽配位笼和分子结的主客体化学的范围提供新的启示。优化膜的组成（例如亲脂性添加剂和增塑剂）产生的 ISE 对初级阴离子显示能斯特/近能斯特电位响应，具有宽线性范围、改进的检测限、良好的可逆性和令人满意的寿命。使用建议的 ISE 以良好的回收率和准确度实现了河水、矿泉水和人工血清样品中高铼酸盐、磷酸盐和氯化物的电位测定，证明了它们在实际应用中的潜力。这些结果将为如何设计新型离子载体用于电位传感和拓宽配位笼和分子结的主客体化学的范围提供新的启示。优化膜的组成（例如亲脂性添加剂和增塑剂）产生的 ISE 对初级阴离子显示能斯特/近能斯特电位响应，具有宽线性范围、改进的检测限、良好的可逆性和令人满意的寿命。使用建议的 ISE 以良好的回收率和准确度实现了河水、矿泉水和人工血清样品中高铼酸盐、磷酸盐和氯化物的电位测定，证明了它们在实际应用中的潜力。这些结果将为如何设计新型离子载体用于电位传感和拓宽配位笼和分子结的主客体化学的范围提供新的启示。