通过弱分子间相互作用构建具有多个亚基的超分子笼子是化学领域的一个长期挑战。迄今为止，人们尚未发现π堆积的超分子笼。

近日，中科院福建物构所洪茂椿院士，黄有桂研究员，王维副研究员报道了一系列基于π堆积笼形结构的层次化自组装。

文章要点

1）π堆积笼（π-MX-cage）是由16个[MXL]⁺离子（M=Mn²⁺，CO²⁺；X=Br⁻，SCN⁻，C1⁻；L=tris(2-benzimidazolylmethyl)amine）通过18种分子间π堆积作用组装而成。四面体笼由4个[MXL]⁺离子作为顶点，6对[MXL]⁺离子作为边缘，具有48个外部N−H氢键供体，用于与客体分子形成氢键。

2）通过M²⁺/X⁻对的变化，π-MX-cage显示出独特的多功能性，在层级超结构的组装过程中通过不同的氢键模式融合了各种各样的物种。具体而言，π-MnBr-笼将乙腈（CH3CN）或顺-1,3,5-环己三甲腈（cis-HTN）分子包裹在中心空隙中，而核−壳无机簇合物[Mn(H₂O)₆]@([Mn(H₂O)₄]₄[Br₄²⁻]₆)（Mn@Mn₄-cage）被捕获在笼之间的间隙。而π-CoSCN-cage能够稳定层级超结构中的活性含硫物种，如S₂O₄²⁻、S₂O₆²⁻和HSO₃⁻离子。最后，H₂PO₄^-离子可以引入到π-CoCl-cage之间，形成无机介孔骨架。

这些结果为进一步探索基于π−π堆积分子间相互作用的超分子笼的化学和分级组装提供了启示。

参考文献

Guo-Ling Li, et al, Constructing π‑Stacked Supramolecular Cage Based Hierarchical Self-Assemblies via π···π Stacking and Hydrogen Bonding, J. Am. Chem. Soc., 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c01161

https://doi.org/10.1021/jacs.1c01161