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理化所合成共轭莫比乌斯索烃研究取得新进展

发表日期: 2018-08-03
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  具有迷人空间结构的莫比乌斯环(Mobius strip)不仅在数学拓扑领域有着重要地位,在分子层面中具有莫比乌斯构象的共轭体系也有着独特的分子性质,例如与传统休克尔4n+2规则互补的芳香性质,因此在分子合成和芳香性理论的基础研究领域具有重要意义。因莫比乌斯构象的共轭分子通常处于亚稳态结构,此类分子的合成与表征长期以来是合成化学中的难点,而基于莫比乌斯共轭的分子构建更复杂的超分子复合体则更具挑战。 

  近日,中科院理化所超分子光化学研究团队与厦门大学的科研人员合作,利用铜模板法高效合成对苯撑全共轭索烃,并通过单晶X-射线衍射揭示固态下的该索烃化合物是由两个稳定莫比乌斯构象的共轭碳环构成。理论计算结果显示构成索烃的共轭碳环之间存在高达每摩尔84千卡的分子内非共价π-π相互作用,是稳定分子固态下莫比乌斯构象的关键,进而通过理论模型确认了该碳环π体系的共轭性和芳香性。 

基于莫比乌斯共轭的分子构建更复杂的超分子复合体

  这项工作表明合成化学与理论化学的结合对于探索具有复杂且新颖结构的分子具有重要意义。尤其是合成颇具挑战的对苯撑全共轭索烃不仅可作为互锁超分子结构的组成单元,同时也可作为一类新型莫比乌斯共轭的分子,为分子设计以及探索芳香性和成键规律提供了新思路。 

  相关研究成果以An isolable catenane consisting of two Mobius conjugated nanohoops 为题,在线发表于《自然-通讯》上(Nature Communications 2018, 9, 3037)。理化所丛欢研究员是该论文的通讯作者并主导研究工作;厦门大学朱军教授作为共同通讯作者负责理论计算的研究;理化所研究生范洋洋、厦门大学研究生陈丹丹、理化所博士后黄泽傲是该论文的共同第一作者。相关工作得到了中科院战略性先导科技专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中组部和中国博士后科学基金的大力支持。 

  论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-05498-6 

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