二茂铁是一种新兴的有机金属杂化化合物，它的偶然发现带动了有机金属化学的快速发展。除了其有趣的结构(由夹在两个五角形有机环之间的铁原子组成)之外，二茂铁还具有显着的氧化还原响应特性。
简而言之，通过改变氧化还原环境的条件，可以使二茂铁基化合物在不同的氧化态之间可逆地切换，氧化还原环境基本上决定了分子之间电子转移的发生方式。尽管二茂铁基化合物的特性在材料科学、药物输送和催化方面非常有用，但几乎没有已知的方法可以轻松、精确地合成具有超过五个二茂铁单元的多二茂铁基胶囊。
幸运的是，日本东京工业大学的一个研究小组找到了解决这个问题的方法。在由Kazuki Toyama(博士生)、Yuya Tanaka 助理教授和 Michito Yoshizawa 教授进行的最新研究中，研究人员发现了一种巧妙的方法来制备二茂铁基具有不寻常特性的胶囊。
胶囊合成的关键是一种含二茂铁的两亲物，研究人员将其称为“ FA ”。每个FA分子由两个与间亚苯基环结合的疏水性二茂铁基团组成，该间亚苯基环还与两个亲水性三甲基铵基团连接。弯曲的疏水骨架及其疏水效应导致多个FA分子在水中快速自发地组装成有机金属胶囊( FA ) n 。
有趣的是，通过提供适当的化学刺激，胶囊可以可逆地拆卸和组装。例如，将氧化剂(例如氯化铁)添加到含有(FA)n的水中会导致胶囊立即分解。此外，随后添加还原剂(例如抗坏血酸)中和氧化剂，导致胶囊快速重新组装。
考虑到新胶囊可以与空腔中的客体分子结合，其按需组装和拆卸变得更加有用。研究人员发现，胶囊(FA)n是比以前的胶囊更通用的主体，正如Toyama强调的那样：“与以前的多二茂铁化合物相比，本发明的胶囊有效地封装了典型的有机和无机染料，例如苝四甲酰二亚胺和铜-酞菁以及水中的电子接受分子，例如四氯苯醌和四氰基醌二甲烷。”
研究小组在胶囊 ( FA ) n封装电子接受分子时发现了不寻常的主客体电荷转移相互作用。在可见光到近红外光谱中，观察到相互作用具有相对较宽的吸收带，范围为 650-1350 nm。通过控制胶囊的组装和拆卸，这些相互作用也可以可逆地打开和关闭。
目前的多二茂铁基胶囊可以在医学、生物技术、化学合成等各个领域得到应用。进一步的研究已经在进行中。“在目前成果的基础上，我们下一步的研究将集中于开发各种类型的有机金属胶囊，例如具有磁性、药用特性和催化活性的胶囊，”田中博士总结道。
让我们希望对有机金属胶囊的进一步研究将带来令人兴奋的新分子技术!
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