多孔有机分子笼具有良好的溶解性，可通过弱相互作用 (如范德华力和偶极-偶极相互作用等)组装堆积形成有序的晶态组装体。由于具有低骨架密度、较高比表面积和良好化学稳定性等优点，在气体吸附与分离、分子识别和催化等领域获得越来越多的关注。但有机笼分子笼其自身的微孔孔径一定程度限制其广泛应用。构筑具有介孔孔径的有机分子笼或者同时含有微孔-介孔结构的有机分子笼有望打破当前的限制，拓宽多孔有机分子笼的应用领域。

近日，山东大学的魏璟婧教授、杨志杰教授与北京理工大学的孙建科教授合作发现在多孔有机分子笼CC3自组装堆积过程中，利用CC3与离子型表面活性剂烷基链之间的主客体相互作用构筑了首例具有微孔-介孔结构的有机分子笼 (MesoCC3)。 

离子型表面活性剂修饰的MesoCC3可通过静电作用力选择性地吸附客体分子。有意思的是，表面活性剂的极性端赋予了MesoCC3静电门控功能，使其能够响应外界酸碱环境的变化控释目标分子。例如，当选用pH响应型的两性表面活性剂构筑MesoCC3时，MesoCC3晶体表面的电性随pH值的变化可进行正负切换，从而实现对目标带电分子如刚果红染料以及盐酸阿霉素药物分子的吸附与释放。

此外，MesoCC3可进一步包埋细胞色素c (Cyt c)，通过催化2，2´-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)显色反应的活性研究发现，包埋后的催化剂(Cyt c@MesoCC3) 活性是游离酶的近五倍。机理研究表明，其反应活性的提升归结于：1)纳米腔体的限域效应利于富集底物，提升局部浓度；2)多级孔贯穿的通道利于反应传质，提升底物与催化剂的接触效率。

该工作为多孔分子材料在选择性吸附/分离、催化、药物传递和传感等方面的潜在应用提供了新的研究思路。

论文信息：

Hierarchically Porous Organic Cages

Mingming Hua, Shuping Wang, Yanjun Gong, Jingjing Wei, Zhijie Yang, Jian-Ke Sun*

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202000416