1. 构筑多组分多空腔金属笼实现仿生变构识别

在自然界中，具有多个识别域的超分子结构广泛存在，并且能够结合不同的客体分子实现不同的功能。例如，人血清白蛋白（HSA）含有三个同源结构域，其中结构域II倾向于结合大的杂环和带负电的化合物，而结构域III则更适合结合小型芳香羧酸。这类结构在结合了这些小分子客体分子以后就可以开启不同的功能，如选择性催化和传输。然而，设计人工的多位点识别体系来模拟自然界这类超分子结构的功能，是非常具有挑战的。

针对这一问题，材料学院张明明教授课题基于多组分配位自组装构筑了一系列具有不同识别域的梯形三空腔金属笼。由于引入了线性半刚性八齿羧酸钠配体，基于卟啉的金属笼能够通过封装富勒烯分子发生结构变化，在加入C₆₀和C₇₀后对晕苯分子展现出不同的识别过程。C₆₀分子优先进入该金属笼的中间空腔，会压缩两个侧空腔的尺寸，使得金属笼的侧空腔可以分别包裹一个晕苯分子。然而C₇₀分子会更倾向于进入两个侧空腔中，从而压缩中间空腔的尺寸，迫使中间空腔来包裹一个晕苯分子。该研究不仅提供了一种设计和制备多空腔金属笼用于异质封装的通用策略，还利用其与富勒烯的结合力差异实现了不同的变构识别过程，有望推动变构超分子体系在选择性输运、药物递送和多组分协同催化等方面的发展。近日，该研究成果以《Multicomponent, Multicavity Metallacages That Contain Different Binding Sites for Allosteric Recognition》发表在国际化学领域权威期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。该论文第一作者为材料学院博士生刘海飞，通讯作者为材料学院张明明教授与深圳大学化学与环境工程学院王恒副教授。金属材料强度国家重点实验室是论文第一通讯单位。

该研究工作得到了国家自然科学基金、陕西省重点研发计划国际合作项目、基础研究计划等项目共同的资助，论文的表征及测试得到了深圳大学化学与环境工程学院国晨星博士，物理学院侯高磊教授，布鲁克工程师张振义博士，分析测试共享中心的支持。

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.4c01873

2. 高效构筑双金属核[2]索烃和环状双[2]索烃用于抗菌

受自然界中机械互锁蛋白质和DNA的启发，机械互锁分子在过去几十年中受到了极大关注，并且被广泛用于构筑机械互锁聚合物和分子机器。由两个环或者笼状结构互相嵌套形成的索烃，是最为基础机械互锁分子之一。然而，虽然利用笼状化合物来构筑索烃结构已经取得了很大的进展，但是利用索烃作为构筑基元来构筑更为高级的机械互锁结构，尤其是刚性的环状多索烃结构却鲜少被报道。

因此，材料学院张明明教授课题组利用Cu/菲罗啉单元与Pt/吡啶/羧酸的正交自组装，高效制备了一系列双金属核[2]索烃和环状双[2]索烃，其结构得到了单晶X射线衍射的验证。该工作首次报道了由正交金属配位自组装制备的刚性环状双[2]索烃，为利用索烃来构筑高阶机械互锁结构提供了新的思路。之后作者发现这类结构具有广谱的抗菌性能，为高阶超分子结构在生物医学领域的应用提供了借鉴。近日，该研究成果以《基于正交金属配位作用的异核双金属[2]索烃和环状双[2]索烃的高效自组装》（Highly Efficient Self-Assembly of Heterometallic [2]Catenanes and Cyclic Bis[2]catenanes via Orthogonal Metal-Coordination Interactions）为题发表在国际化学领域权威期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。该论文的第一作者为西安交大材料学院博士生冯倩、西安交大前沿学院博士生丁睿与西安交大材料学院侯亚丽博士，通讯作者为西安交大材料学院张明明教授，西安交大金属材料强度国家重点实验室是论文第一通讯单位。

该研究工作得到了国家自然科学基金、陕西省科技创新团队、中央高校基本科研业务费以及博士生交叉培养支持项目（IDT2008）等项目的资助。论文的表征及测试得到了深圳大学国晨星博士，分析测试共享中心、材料学院和化学学院分析测试中心的支持。

相关论文信息：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202407923