金属有机笼具有三维结构和一定尺寸的空腔，在分子识别、催化与稳定反应中间体等方面有着重要的应用。基于卟啉的金属有机笼结合了卟啉优异的光物理性质与金属有机笼的主客体化学，在构筑光捕获体系以及仿生催化领域有着独特的优势。然而，大部分基于卟啉金属有机笼的研究都集中于其分子结构以及催化性能，利用卟啉的金属有机笼来进行光控的可逆释放鲜有报道。这种可控释放体系的建立还可以利用其氧化还原过程储存与释放单线态氧，在光动力治疗和光催化氧化反应等方面有着一定的应用前景。

图1 光氧化驱动的客体可逆封装与释放

针对这一问题，西安交通大学材料学院的张明明课题组利用四羧酸联苯与四吡啶卟啉作为构筑基元，通过Pt基配体的连接构筑了桶状的卟啉基金属有机笼。这种多齿配体的螯合配位利用金属配位键的协同性大大提高了其结构的稳定性，为其功能的研究与拓展奠定了基础。值得指出的是，在该结构中两个卟啉分子之间的距离为8.0 Å,有利于通过π -π堆积作用来有效地识别多环芳烃类分子。当蒽的衍生物作为客体分子时，该金属有机笼在光照下可以有效地产生单线态氧用以氧化其内部包裹的客体分子，进而破坏蒽衍生物的平面结构，使得其主客体结合能力大大下降，从而在金属笼的空腔里被释放出来。进一步加热该体系会使得氧化的客体分子释放出单线态氧回到其初始状态，进而被重新包裹到金属笼的空腔内。这种通过光氧化驱动的客体的可逆封装与释放过程有望被用于构建新型的刺激响应性材料。

近日，该研究成果以《基于卟啉的多组分金属笼：主客体化学用于光氧化驱动的可逆包裹与释放》(Porphyrin-Based Multicomponent Metallacage: Host–Guest Complexation toward Photooxidation-Triggered Reversible Encapsulation and Release)为题发表在美国化学会的JACS Au杂志上。论文第一作者为西安交大材料学院张泽远副教授，通讯作者是西安交大金属材料强度国家重点实验室张明明教授，陕西省软物质国际联合研究中心与西安交大金属材料强度国家重点实验室为本文第一单位。

该研究工作得到了国家自然科学基金、西安交通大学基础研究计划、中央高校基本科研业务费和超分子结构与材料国家重点实验室开放基金等项目的资助，论文的表征及测试得到了深圳大学李霄鹏教授与方芳博士、吉林大学的王明教授、西安交大一附院的张子茜副主任医师、西安交通大学分析测试共享中心和理学院分析测试中心的支持。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.2c00245

参考资料：http://mse.xjtu.edu.cn/info/1016/6907.htm