全苯索烃分子的合成

索烃是超分子互锁结构和分子机器的重要结构基元之一。模板法（如共价模板、配位模板、超分子作用模板等）是合成索烃分子的主要策略，然而绝大多数模板均会在产物分子中引入杂原子，因此合成无杂原子索烃非常具有挑战性，尤其是对苯撑衍生的全苯索烃分子还需在构建机械互锁的基础上克服较大的分子张力。合成策略上要求开发无痕移除构筑索烃的模板单元，对设计互锁结构的新型分子具有重要的意义。

中国科学院理化技术研究所丛欢研究员（点击查看介绍）课题组报道了一种新型共轭模板策略，利用偶氮基团作为“无痕”模板，以四取代偶氮苯为核心通过分子内双关环策略成功构筑共轭互锁的索烃前体分子，进而通过合成后期的精准化学键切断实现偶氮键模板的无痕移除，从而高效地合成了由间环对苯撑纳米环组成的全苯[2]索烃分子。

研究人员首先借助分子内双关环策略，从四溴取代的反式偶氮苯出发用5歩反应即可快速合成索烃前体分子azo-PC，并通过核磁、质谱、单晶结构确定其共价互锁结构。随后通过还原切断共轭模板的条件筛选，最终用二碘化钐为还原剂以84%分离产率高效地切断分子核心的偶氮键，最后通过重氮化-脱氨反应成功构筑全苯索烃mCPP-C。一维和二维核磁、质谱等分析手段充分证明索烃mCPP-C的成功合成，DFT理论计算进一步展示该全苯索烃分子结构构象的灵活性。

综上，该工作以共轭的偶氮基团作为可无痕去除的共价模板，成功构筑了全苯索烃分子，拓展了偶氮官能团作为分子模板的合成新策略，也为构筑复杂拓扑结构的共轭互锁分子提供了新的思路。

相关工作发表于Angewandte Chemie International Edition，论文的共同第一作者是理化所博士生卜岸和博士后赵永晔。

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Conjugated Covalent Template Strategy for All-Benzene Catenane Synthesis

An Bu, Yongye Zhao, Hongyan Xiao, Chen-Ho Tung, Li-Zhu Wu, Huan Cong

Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202209449

导师简介

丛欢，中国科学院理化技术研究所研究员，博士生导师，兼任中国科学院光化学转换与功能材料重点实验室副主任、中国科学院大学未来技术学院岗位教授。2002年至2015年曾于北京大学、美国波士顿大学、麻省理工学院、加州理工学院求学或进行博士后工作，分别师从席振峰院士、John A. Porco教授、Gregory C. Fu教授，先后开展金属有机化学，天然产物全合成，纳米催化，过渡金属催化，可见光催化等方面的研究。2015年入职中国科学院理化技术研究所超分子光化学研究中心，独立工作后围绕新颖大环和笼状分子的合成、组装与性质，从事超分子化学与光化学合成研究。2015年入选中组部国家青年人才项目；2019年获国家“优秀青年科学基金”资助；同年获中国科学院引进人才终期评估优秀。曾获2011年美国化学会绿色化学挑战系列奖Kenneth Hancock Memorial Award、2017年德国Thieme Chemistry Journals Award、2021年中国光化学-泊菲莱优秀青年科学家奖等学术认可。

https://www.x-mol.com/university/faculty/26821