9月7日消息,据Phys.org报道,韩国科学技术院(KAIST)化学系白允贞(Yunjung Baek)教授团队在《美国化学会志》(JACS)发表研究:在不改变与金属直接成键的原子的条件下,仅通过调节金属周围环境中的弱氢键,就逆转了铜形成最稳定配合物的长期趋势,得到与经典Irving-Williams序列相反的稳定性排序。

Irving-Williams序列是关于过渡金属配合物稳定性的经验规则:在锰、铁、钴、镍、铜、锌系列中,稳定性一般向铜方向递增,铜通常形成特别稳定的配合物,这被归因于金属的电子结构,即金属的固有属性。此前要改变这一排序,通常需要重新设计配体或改变配位结构。

团队基于维生素B2中的核黄素骨架设计配体,在保证各金属共享相同基本配位几何的前提下,系统考察了氢键这一作用于直接金属键合区域之外的弱相互作用。结果发现,氢键恰好阻挡了铜获得额外稳定化所需的结构畸变——铜通常通过轻微重塑配位环境获得稳定,而氢键框架约束了这一畸变,使铜失去额外稳定化,产生反Irving-Williams趋势。

研究的核心意义在于证明:长期以来被视为金属固有属性的配合物相对稳定性,可以通过改变周围环境加以调节。若能让目标金属在混合体系中结合更强、其他金属更弱,该原理可为选择性金属提取或回收体系提供基础,也可用于催化剂设计中调控特定金属的表现,并有望用于模仿蛋白质、酶在铁铜锌之间选择所需金属的仿生体系设计。该工作在第38届国际配位化学会议(ICCC,丹麦)上获关注,第一作者、KAIST硕博连读生林荷昵(Haneul Im)获最佳海报奖,是唯一获奖的韩国学生。 (来源:Phys.org)