Self-Assembly of Nanometer-Sized Boroxine Cages from Diboronic Acids

Abstract

By use of the reversible trimerization of boronic acids, the series of boroxine cages 3-mer, 6-mer, and 12-mer were constructed from rationally designed diboronic acids whose bond angles between two C-B bonds are 60°, 84°, and 117°, respectively. Boroxine cages 6-mer and 12-mer have 1.5 and 2.5 nm sized cavities, respectively.

Dynamic Iminoboronate‐Based Boroxine Chemistry for the Design of Ambient Humidity‐Sensitive Self‐Healing Polymers

“…[3][4][5] In particular, reversible polymers, constructed around reversiblec ovalent or non-covalentb onds, are desirable because they enable intrinsic self-healing capabilities through their dynamic features. From this perspective, although the dynamic covalent nature of boroxine-ring formation has been commonly used in the design of covalent organic frameworks (COF) at its best, [23][24][25][26] in our case, we wanted to exploit this feature to achieve as elf-healing mechanism.As shown in Figure1,i minoboronate consists of as tructure in whicha ni mine interactst hrough its nitrogen-atom lone pair of electrons with an electron-deficient boron, located in the boroxine in our case. [6] Although much research data on this particularb ranch of chemistry hasb een reported, the majord rawback is the requirement for energy-demanding externala ctivations [7] to induce reversibility,s uch as temperature, [8][9][10][11] pH changes, [12] or light.…”

Morphological Transformation between Orthogonal Dynamic Covalent Self‐Assembly of Imine‐Boroxine Hybrid Polymer Nanocapsules and Thin Films via Linker Exchange

“…Dynamic covalent chemistry (DCC) is now employed widely in the construction of various nanostructures, including macrocycles, molecular cages, and other topologically significant structures,14–16 on account of the inherent proof‐reading and error‐correcting characteristics associated with these reversible reactions and the robustness of covalent bonding. The dynamic process of these nanostructures may have broad implications for the design and development of smart materials 17.…”

Kovalente organische Netzwerke und Käfigverbindungen: Design und Anwendungen von polymeren und diskreten organischen Gerüsten

“…Über die ersten Synthesen von sphärischen Objekten wie Cuban [72] oder Carce-randen [73] wurde zwar schon vor einigen Jahrzehnten berichtet;d ie mehrstufigen Syntheserouten unter irreversibler Bindungsknüpfung waren jedoch durch sehr schlechte Ausbeuten und aufwändige Reinigungsschritte beeinträchtigt. Die beiden mit weitem Abstand am häufigsten eingesetzten Reaktionstypen fürd ie Synthese von COFs und Käfigen sind Boronatester- [75,76,80] (Schema 1) und Iminkondensationen [59,77,81] [83][84][85] als auch Boroxinkondensationen [86] wurden auch fürd ie Herstellung von kovalenten organischen Käfigen eingesetzt. Die Bildung von kovalenten, aber reversiblen Bindungen ist fürorganische Reaktionen wegen der üblicherweise recht großen Bindungsstärken nicht die Norm, kann aber trotzdem füre inige Kondensations-und Additionsreaktionen beobachtet werden.…”

“…[85,86] Brønsted-Säuren wie AcOH [93][94][95] oder Metalltriflate als wasserverträgliche Lewis-Säuren [196] werden typischerweise zur Katalyse der Iminbildung eingesetzt. Sowohl die präzise Kontrolle der nanoskaligen Morphologie als auch verlässliche Vorschriften fürd ie Prozessierung der Materialien sind Schlüsselfaktoren fürd ie Entwicklung von zukünftigen Anwendungen dieser Strukturen.…”

“…[214] Käfiggrçßen in Lçsung lassen sich durch DOSY-NMR-Messungen abschätzen. Kleine Einkristalle,g eringe Stabilitäten oder schwache Streuung verhindern jedoch oft eine eindeutige Strukturaufklärung oder erfordern den Einsatz von ausgefeilten Spezialmethoden wie Synchrotron-Strahlungsquellen [86] oder speziellen Detektoren. Kleine Einkristalle,g eringe Stabilitäten oder schwache Streuung verhindern jedoch oft eine eindeutige Strukturaufklärung oder erfordern den Einsatz von ausgefeilten Spezialmethoden wie Synchrotron-Strahlungsquellen [86] oder speziellen Detektoren.…”