离散组装体的构筑与性质研究是化学领域的研究热点，其在分子识别、催化、药物递送、信息存储和能源材料等领域具有广泛应用前景。离散组装体虽然在均相（溶液环境）中可以方便且精准地研究主客体化学，实现客体分子识别，但如何进一步实现非均相（固-液或固-气）主客体化学研究，仍需进一步研究。主客体化学从均相扩展至非均相能够极大的推动超分子材料的发展。固相中主客体识别有利于维持主体自身的稳定性，以及解决由于溶解度问题带来的限制，这一优势有望扩宽主客体化学在功能材料、水相生物分子识别方面的应用。常见的方法包括将有机大环或分子笼等主体化合物与可以作为固定相的物质如离子交换树脂、氧化铝等进行掺杂，实现固-液相下的主客体化学性质研究。然而，对于无支撑直接将主体材料作为固定相，实现固-液相高选择性生物分子识别仍有待探索。

近日，杨栋课题组在前期阴离子配位组装体的构筑及粘附导电凝胶合成的基础上（Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e2022017），通过调控笼状结构的空腔大小以及末端取代基，基于阴离子配位驱动层级自组装策略合成了一类微观结构有序的凝胶材料，其可以作为填充材料直接填充在柱子中用于客体分子分离。利用凝胶中阴离子配位组装体与客体分子之间主客体相互作用强弱的不同，实现了对胆碱（Ch⁺）和N,N-二甲基乙醇胺（DMEA）混合物的选择性分离。通过客体分子竞争实验，还可以用三甲基丙基铵（N₁₁₁₃⁺）置换出Ch⁺分子，实现对Ch⁺分子的可控释放。此外，对于Ch⁺分子的封装和释放的过程可以利用更加方便的电传感的方法进行实时监测。

图1. 阴离子配位自组装凝胶封装和释放胆碱并用电信号监测的示意图

该工作为研究固-液相超分子化学的主客体性质提供了一种新的方法，为基于阴离子配位驱动层级自组装合成的超分子材料实现物质高效分离奠定了基础。相关研究成果以“Hierarchically Self-Assembled Anion-Coordination-Driven Gels for Guest Segregation and Electrical Sensing”为题发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。全文链接为：https://doi.org/10.1002/anie.202504207。本项研究得到国家自然科学基金（22301232和22471211）的支持。