基于富勒烯C60骨架包含三个氮原子和两个氧原子的大杂环化合物

大杂环化合物（Macrocyclic compound）可以作为金属离子的配体而被广泛研究，大多数大杂环化合物具有柔性结构，如冠醚；或者平面刚性结构，如酞菁、卟啉等。基于富勒烯的大杂环是一类独特的开孔富勒烯，通过化学反应减少富勒烯骨架碳原子，并在所形成的孔的边缘插入氧、氮、硫、磷等杂原子，即形成了基于富勒烯的大杂环。这一类化合物具有局部卟啉结构或者其他独特结构（如图一），有一类结构新颖的大杂环。理论计算的结果预测了这类化合物的独特性质与潜在应用，但是这类化合物的合成至今仍未被报道。

图1 部分通过理论计算设计的富勒烯大杂环

北京大学化学与分子工程学院甘良兵教授（点击查看介绍）组在之前富勒烯研究工作的基础上合成了一个基于C₆₀骨架的大杂环化合物（如图二）。从C₆₀出发经由12步反应，可以将其转化为结构独特的氮杂开孔化合物，其结构得到晶体数据验证。合成过程中三次利用五氯化磷诱导的羟胺基团的重排插氮反应，并利用了哌啶诱导的过氧基团的插氧反应。该化合物具有一个独特的大杂环，可以作为氢离子、氟负离子的探针；可与不同的铜盐反应得到不同的产物，当铜盐是醋酸铜时，可以作为二价铜离子的配体；还可进一步官能团化，得到一系列氮杂大开孔化合物。这部分工作发表在《德国应用化学》上（Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 14590），并被选为cover paper。

图 2 合成得到的富勒烯大杂环

北京大学化学与分子工程学院博士研究生李彦邦为该工作的第一作者。该工作得到了国家自然科学基金、科技部、教育部的资助。

该论文作者为：Yanbang Li, Gaihong Zhang, Dian Wang, Beidi Xu, Dan Xu, Ning Lou, Liangbing Gan

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）：

Fullerene-Based Macro-Heterocycle Prepared through Selective Incorporation of Three N and Two O Atoms into C₆₀

Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 14590-14594, DOI: 10.1002/anie.201606856

封面链接

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201609559/full

甘良兵教授简介：

http://www.chem.pku.edu.cn/ganlb/CN/dsjs.htm

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