Light‐Driven Ratchet Mechanism Accelerates Regioselective Metal‐Cation Exchange in a Heterobimetallic Helicate

棘轮 机制(生物学) 区域选择性 化学 金属 物理 工程类 有机化学 催化作用 机械工程 工作(物理) 量子力学
作者
Maximilian J. Notheis,Gregor Schnakenburg,Larissa K. S. von Krbek
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (35): e202508952-e202508952 被引量:4
标识
DOI:10.1002/anie.202508952
摘要

Abstract Molecular machines rely on their capacity to exploit non‐equilibrium processes to perform work. However, the development of these non‐equilibrium processes, such as molecular ratchets, is still in its early stages. Here, we report a diazocine‐containing ligand ( L ) harbouring two distinct chelating coordination sites that can self‐sort into dinuclear homo‐ and heterobimetallic helicates ([Fe II 2 L ](OTf) 4 , [Co II 2 L ](OTf) 4 , [Zn II 2 L ](OTf) 4 , [Zn II Fe II L ](OTf) 4 , [Zn II Co II L ](OTf) 4 ) with precisely controlled metal cation distribution. The photoisomerisation of the helicates operates via a molecular ratchet mechanism, resulting in metastable diastereomers that shift the system from thermodynamic equilibrium. Continuous white‐light irradiation autonomously drives this ratchet process, selectively enriching an out‐of‐equilibrium pseudo‐mesocate structure. Crucially, the ratchet mechanism can significantly accelerate metal‐cation exchange from the [Zn II 2 L ](OTf) 4 helicate to the [Zn II Fe II L ](OTf) 4 helicate. Thus, the system operates in a manner reminiscent of a “claw machine”, selectively seizing Fe II ions when subjected to a precisely controllable external stimulus. These findings lay the foundation for creating adaptive and reconfigurable supramolecular structures that use non‐equilibrium phenomena on a molecular level.
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