高階輪烷作為一類代表性的機械互鎖分子，已在催化轉(zhuǎn)化、識別傳感以及材料科學等領(lǐng)域展現(xiàn)出獨特的功能應(yīng)用。利用大環(huán)之間的弱相互作用，控制主客體絡(luò)合和超分子組裝過程，是高效合成高階寡聚輪烷的一類重要方法。近日，四川大學袁立華/李曉偉研究團隊總結(jié)了利用氫鍵芳酰胺大環(huán)的協(xié)同主客體絡(luò)合行為及其在精準構(gòu)筑高階寡聚輪烷方面的應(yīng)用（圖1），并對該領(lǐng)域未來的發(fā)展作了展望。
圖1. 氫鍵芳酰胺大環(huán)的協(xié)同主客體絡(luò)合行為及其在高效構(gòu)筑高階寡聚輪烷方面的應(yīng)用 輪烷是指一個（或多個）大環(huán)與啞鈴形的軸線分子形成的機械互鎖分子，其中軸線分子兩端具有足夠大的封端基以阻止大環(huán)從軸線脫落。作為構(gòu)筑功能分子機器的重要組成部分，植入更加復(fù)雜的功能往往需要構(gòu)筑更復(fù)雜的機械互鎖結(jié)構(gòu)，例如主鏈聚[n]輪烷、多軸輪烷、樹枝狀輪烷、多重互鎖分子結(jié)等。盡管在過去幾十年的研究中，利用三維、柔性大環(huán)合成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高階輪烷取得了重大的突破，但利用二維平面大環(huán)作為組件，高效、精確地構(gòu)筑主鏈聚[n]輪烷的方法與結(jié)構(gòu)控制策略仍未引起足夠的關(guān)注。 分子內(nèi)氫鍵促進形成的芳酰胺大環(huán)是一類結(jié)構(gòu)獨特的近平面剛性大環(huán)分子，不僅合成簡便高效，而且具有氫鍵預(yù)組織的共軛π平面和朝向腔內(nèi)的氫鍵作用位點。這類大環(huán)分子，在與客體分子形成互穿主客體絡(luò)合物過程中，通過大環(huán)分子間協(xié)同的堆積作用，可形成多個大環(huán)穿過客體分子的準輪烷狀超分子組裝體，因此有望為高階寡聚輪烷的精準合成提供高效可控的合成方法，并為設(shè)計具有特殊功能的分子機器奠定研究基礎(chǔ)。 基于此，四川大學袁立華/李曉偉團隊以六類代表性的氫鍵芳酰胺大環(huán)分子為例，綜述了其協(xié)同主客體絡(luò)合行為及其在精準構(gòu)筑主鏈型高階輪烷和復(fù)雜超分子組裝體等方面的研究進展，希望通過少位點-多大環(huán)輪烷、側(cè)鏈位阻調(diào)控的[2]/[3]輪烷選擇性合成以及高階環(huán)套環(huán)組裝體等例子，引起學界對剛性二維平面大環(huán)用于精準構(gòu)筑機械互鎖分子與功能分子機器的廣泛關(guān)注。 論文信息 Construction of Oligorotaxanes with Hydrogen-Bonded Aramide Macrocycles through Threaded Host-Guest Complexation Song Huang, Prof.?Dr. Xiaowei Li, Dr. Yimin Cai, Prof. Wen Feng, Prof.?Dr. Lihua Yuan Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202303394
