Diversité architecturale et réseaux élastiques dans les structures hôtes liées par des liaisons hydrogène : des mâchoires moléculaires aux cylindres

Les guanidiniums organomonosulfonates (GMS) sans invités et leurs composés d'inclusion affichent une variété d'architectures cristallines lamellaires distinguées par différentes projections "haut-bas" des résidus d'organomonosulfonate de chaque côté d'un réseau de liaison hydrogène bidimensionnel (2D) d'ions guanidinium complémentaires (G) et de groupes sulfonate (S), appelé feuille GS. En utilisant une bibliothèque combinatoire de 24 hôtes GMS et de 26 molécules invitées, un total de 304 composés d'inclusion sur un total de 624 combinaisons hôte-invité possibles a été réalisé, révélant une capacité remarquable des hôtes GMS à former des composés d'inclusion malgré la formation facile des composés correspondants sans invités et l'absence de cavités d'inclusion "prédéterminées" comme celles trouvées dans les structures hôtes de guanidinium organodisulfonate apparentées. Les feuilles GS dans les composés d'inclusion se comportent comme des "mâchoires moléculaires" dans lesquelles les groupes d'organomonosulfonate projetant de feuilles opposées serrent les molécules invitées, formant des réseaux ordonnés entrelacés des groupes organiques hôtes et des invités. Les composés sans invités et les composés d'inclusion affichent une variété d'architectures qui révèlent l'intégrité structurelle de la feuille GS bidimensionnelle et la capacité unique de ces hôtes à s'adapter aux exigences stériques des invités organiques. Certaines combinaisons hôte-invité GMS incitent à la formation de composés d'inclusion tubulaires dans lesquels la feuille GS se courbe en cylindres tout en conservant le réseau GS 2D. Les cylindres s'assemblent en réseaux hexagonaux par entrelacement des résidus d'organosulfonate qui se projettent de leurs surfaces extérieures, cristallisant dans des groupes d'espace trigonal ou hexagonal à haute symétrie. Cet exemple unique de courbure de réseau et d'isomérisme structurel entre les structures lamellaires et cylindriques, tout en conservant la connectivité supramoléculaire, rappelle le comportement de phase observé dans les microstructures de tensioactifs et les copolymères en blocs. Le grand nombre de combinaisons hôte-invité explorées ici permet de regrouper les architectures des composés d'inclusion selon la forme des invités et les volumes relatifs des groupes d'organomonosulfonate, permettant une prédiction de structure plus fiable pour cette classe de composés que pour les cristaux moléculaires en général.