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晶格失配导致对称分子的不对称吸附与局域反应活性增强

有机分子精准的选择性功能化有助于提高有机合成中产物的多样性和复杂化学结构构建的可控性。然而,如何实现对复杂分子中等同官能团的异化(尤其对于对称分子中相同的基团),是传统有机合成中长期面临的难题。最近十年发展起来的表面合成方法借助单晶表面的催化、模板以及二维限域等效应,合成出以低维碳基纳米材料为代表的众多突破湿法化学功能性纳米结构。这些精细结构的合成表明表面化学在不同官能团的活化和成断键中具有精准的选择性,但是目前尚无研究实现对称分子中等价官能团的异化和选择性功能化。


近日,苏州大学迟力峰教授与德国吉森大学André Schirmeisen教授、中科院物理所杜世萱研究员合作,深入研究了吸附在Cu(111)的4,4''-二氨基对三联苯(DATP)分子的对称断裂,即分子中两个对称氨基的异化现象。化学键分辨的原子力显微镜(AFM)成像证明,DATP分子以长轴平行于基底[11-2]及其等价晶向吸附,并在AFM成像中呈现出一边模糊的不对称特征。单分子吸附结构的AFM表征结合DFT理论计算揭示了DATP分子与Cu(111)的晶格失配,使该分子两端的氨基吸附位置不同。其中吸附于铜原子顶位的一端离表面更近,因而与表面更强的相互作用下更大程度发生活化,亲和力增强,表现为在针尖影响下的非稳态特征。在与2-三亚苯甲醛(TPCA)分子的氢键组装中,DATP分子对称断裂,进而转化为组装的单边选择性。


DATP分子与Cu(111)表面的晶格失配引起分子的不对称吸附和局域反应活性增强,为对称分子的不对称功能化组装提供了一种广泛适用的途径。这种不对称化方法有可能进一步应用于复杂分子合成中等价官能团的选择性反应。相关研究成果近期发表在Nature Communications上。该工作得到国家自然科学基金和科技部等的支持。


该论文作者为:Qigang Zhong, Daniel Ebeling, Jalmar Tschakert, Yixuan Gao, Deliang Bao, Shixuan Du, Chen Li, Lifeng Chi, André Schirmeisen

原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Symmetry breakdown of 4,4''-diamino-p-terphenyl on a Cu(111) surface by lattice mismatch

Nat. Commun., 2018, 9, 3277, DOI: 10.1038/s41467-018-05719-y


导师介绍

迟力峰

http://www.x-mol.com/university/faculty/18377


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