August 1, 2012

ISOSTRUCTURAL M2L4 MOLECULAR CAPSULES WITH ANTHRACENE SHELLS: SYNTHESIS, CRYSTAL STRUCTURES, AND FLUORESCENT PROPERTIES


"Isostructural M2L4 Molecular Capsules with Anthracene Shells: Synthesis, Crystal Structures, and Fluorescent Properties". Z. Li, N. Kishi, K. Yoza, M. Akita, M. Yoshizawa. CHEMISTRY - A EUROPEAN JOURNAL 18, 8358 (2012). DOI: 10.1002/chem.201200155

An isostructural series of M2L4 molecular capsules quantitatively self-assembled from two MII ions (M=Zn, Cu, Pt, Pd, Ni, Co, and Mn) and four bent ligands with embedded anthracene fluorophores. X-ray crystallographic analysis (for M=Zn, Cu, Ni, and Pd) confirmed the formation of closed-shell structures in which the large interior cavities inside the molecular capsules (about 1 nm) were shielded by eight anthracene panels. Analysis of the ZnII and CuII structures showed the inclusion of an unusual triad guest cluster; four MeCN molecules, one water molecule, and one CF3SO3 ion were located inside the cavities. Full characterization by NMR spectroscopy and MS (ESI-TOF) demonstrated that the molecular capsules were quite stable and persist in solution. The fluorescence properties of the isostructural capsules were strongly dependent on the identity of the metal species: the ZnII capsule emitted strong blue fluorescence with a high quantum yield (Φ=0.8), in sharp contrast to the weakly emissive NiII and MnII capsules and the completely non-emissive PdII, PtII, and CoII capsules. On the other hand, the CuII capsule exhibited solvatochromism and solvent-dependent emission behavior; blue emission of the capsule was “on” in DMSO but “off” in MeCN.

Unas series isoestructurales de cápsulas moleculares de M2L4, cuantitativamente autoensambladas a partir de dos iones MII (M=Zn, Cu, Pt, Pd, Ni, Co, y Mn) y de cuatro ligandos inclinados que contienen fluoróforos de antraceno. Los análisis cristalográficos de rayos X (para M=Zn, Cu, Ni, y Pd) confirman la formación de estructuras tipo cáscaras cerradas cuyas cavidades interiores, dentro de las cápsulas moleculares (de cerca de 1 nm), están apantalladas por ocho entidades de antraceno. Los análisis de las estructuras de ZnII y CuII muestran la inclusión de un cluster triádico inusual, cuatro moléculas de MeCN, una molécula de agua, y un ión de CF3SO3 se localizan dentro de las cavidades. La caracterización completa, por medio de espectroscopia NMR y MS (ESI-TOF) muestran que las cápsulas moleculares son muy estables y persistentes en solución. Las propiedades de fluorescencia de las cápsulas isoestructurales dependen fuertemente de la identidad de las especies metálicas: la cápsula con ZnII emite fuertemente fluorescencia azul, con una alta eficiencia cuántica (Φ=0.8), lo cual contrasta con la débil emisión de las capsulas con NiII y MnII, y con las cápsulas con PdII, PtII, y CoII que no muestran emisión alguna. Por otro lado, el comportamiento de emisión de la cápsula con CuII exhibe solvatocromismo y dependencia de los disolventes; la emisión azul de la cápsula está "on" en DMSO, pero está "off" en MeCN.

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