01  研究背景

阴离子在医学、生物学、环境科学和催化等多个领域都扮演着至关重要的角色。例如，氟离子对牙齿和骨骼健康至关重要，但过量摄入又会导致氟骨症等疾病。因此，开发能够高选择性和高灵敏度识别并检测阴离子的分子传感器，一直是超分子化学领域的研究热点。在众多阴离子受体设计中，脲和硫脲官能团因其能够与阴离子形成双重氢键而备受青睐，这有助于提高受体对阴离子的选择能力。特别是环状脲结构，由于其可调的空腔尺寸和预组织的结合位点，在阴离子识别方面引起了广泛关注。大环化合物，如冠醚、环糊精和杯芳烃等，因其预组织的空腔结构能与目标阴离子的形状和电荷相匹配，从而表现出更强的结合能力。其中，基于氢键作用的大环结构是一类重要的超分子体系，能够通过氢键相互作用识别并结合特定的客体分子。

加尔各答大学K. Muraleedharan教授团队聚焦于一种双脲大环分子（BUM），其IUPAC名称为7,13-二溴-1,4,8,11-四氮杂环十四烷-5,12-二酮。该分子拥有至少四个排列几何形状合适的N-H基团，可以作为氢键供体与阴离子形成氢键。研究选取了SO₄²⁻、SO₃²⁻、CH₃COO⁻、NO₂⁻和NO₃⁻这一组具有环境和生物学意义、且结构和电子特性各异的阴离子作为客体，旨在评估该双脲大环受体在阴离子识别中的敏感性和选择性。研究结果表明双脲大环分子BUM理论上可作为检测阴离子的有效传感器，尤其对SO₃²⁻和SO₄²⁻表现出高敏感性和选择性。其传感机制基于阴离子结合引起的几何结构、电子性质、导电性和荧光光谱的变化。外电场是调控其传感性能的有效工具。通过对这些阴离子的研究，不仅可以推动超分子化学领域的发展，还可能为环境和健康相关的阴离子监测应用开辟新的途径。

论文以“Unravelling the sensing mechanism of bis-urea macrocycle-based anion receptor: a theoretical study”为题发表在《Supramolecular Materials》上，通讯作者是加尔各答大学K. Muraleedharan教授。

参考文献

Unravelling the sensing mechanism of bis-urea macrocycle-based anion receptor: a theoretical study

G.S. Gopika Krishnan, K. Muraleedharan

Supramolecular Materials 2025, 4, 1000111

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667240525000200