蘭州大學(xué)邵向鋒課題組將三蝶烯和硫族元素雜化素馨烯（TCSs）通過(guò)吡嗪?jiǎn)卧嗳诤?，合成了具有三維空間結(jié)構(gòu)的“水車”狀分子。它們呈現(xiàn)出新穎的穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)光譜、超分子自組裝等現(xiàn)象，也可以用于對(duì)富勒烯的選擇性分離。
圖1. “分子水車”的構(gòu)筑及其瞬態(tài)動(dòng)力學(xué) 稠環(huán)共軛芳烴具有優(yōu)異的光電性能被廣泛地應(yīng)用于有機(jī)合成化學(xué)、材料科學(xué)和超分子化學(xué)等領(lǐng)域。通過(guò)對(duì)稠環(huán)共軛芳烴骨架進(jìn)行化學(xué)修飾（如主族元素?fù)诫s、大小、形狀以及維度改變等），可以有效的調(diào)控稠環(huán)化合物的電子結(jié)構(gòu)和組裝性能，從而獲得性能優(yōu)異且多樣化的有機(jī)功能材料。 與平面稠環(huán)芳烴相比，碗狀共軛分子呈現(xiàn)出獨(dú)特的化學(xué)/物理性能。蘭州大學(xué)邵向鋒課題組一直致力于碗狀分子硫族原子雜化素馨烯（TCSs）的設(shè)計(jì)合成以及區(qū)域可控功能化衍生研究。 為了拓展TCSs的功能性應(yīng)用以及發(fā)展具有新穎結(jié)構(gòu)和性能的共軛體系，將TCSs與其他功能單元相融合是一條有效途徑。基于該思路，邵向鋒小組與蘭州大學(xué)袁呈山小組合作，將三蝶烯和硫族元素雜化素馨烯（TCSs）通過(guò)吡嗪?jiǎn)卧嘟Y(jié)合，形成了具有三維空間結(jié)構(gòu)的“水車”狀分子（圖1）。飛秒瞬態(tài)光譜研究表明，“分子水車”在激發(fā)態(tài)形成兩個(gè)壽命不同的電荷分離態(tài)CS1和CS2，其中CS2態(tài)是由CS1態(tài)通過(guò)三個(gè)分支之間基于“電子-聲子耦合”誘導(dǎo)的分子間內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移形成（圖1），CS2在近紅外二區(qū)（1165?1400 nm）呈現(xiàn)出強(qiáng)吸收。 熒光光譜、核磁滴定以及單晶結(jié)構(gòu)顯示，該“分子水車”是優(yōu)異的富勒烯受體。它們與C60 和 C70 均能形成結(jié)合比為1 : 1的主客體包絡(luò)復(fù)合物（圖2a-2b），但是跟C60 和 C70 的結(jié)合常數(shù)有很大差異。基于結(jié)合常數(shù)的差異性，“分子水車”能從C60和 C70的混合溶液中選擇性地分離出C60分子，純度高達(dá)99.5%（圖2c）。 這項(xiàng)工作表明，通過(guò)碗狀共軛分子與其他單元的可控融合，能夠?qū)崿F(xiàn)“1 + 1 > 2”的功能增益，對(duì)創(chuàng)制結(jié)構(gòu)和功能多樣化的共軛稠環(huán)化合物具有重要的指導(dǎo)意義。 圖2. “分子水車”與富勒烯復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)（a, b)及其對(duì)富勒烯混合物的分離（c） 論文信息 Marriage of Heterobuckybowls with Triptycene: Molecular Waterwheels for Separating C60 and C70 Dr. Zhe Liu, Dr. Wenru Song, Shaojie Yang, Prof.?Dr. Chengshan Yuan, Prof.?Dr. Zitong Liu, Prof.?Dr. Hao-Li Zhang, Prof.?Dr. Xiangfeng Shao 文章第一作者為蘭州大學(xué)博士研究生劉喆，通訊作者為邵向鋒教授和袁呈山副教授 Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202200306
