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Angew. Chem. :共轭模板策略合成全苯索烃分子


对苯撑衍生的共轭大环分子由于其分子张力、拓扑结构与独特性质而备受关注,基于对苯撑结构构筑索烃等超分子互锁结构更具合成难度。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,尤其是全苯索烃分子非常具有挑战性。此前仅有Itami课题组利用有机硅作为共价模板策略实现成功的合成(Science 2019, 365, 272)。


偶氮是一种广泛用于染料及光响应材料的稳定易得的功能基团,此前未被用于索烃的合成模板。受自然界中偶氮还原酶高效选择性地切断偶氮键的启发,近日,中国科学院理化技术研究所超分子光化学研究中心丛欢研究员课题组报道了一种共轭模板策略,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。

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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。

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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创新思路。

文信息

A Conjugated Covalent Template Strategy for All-Benzene Catenane Synthesis

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

论文的共同第一作者是博士生卜岸和博士后赵永晔,通讯作者是丛欢研究员;肖红艳副研究员完成理论计算工作,吴骊珠院士和佟振合院士给予重要指导。


Angewandte Chemie International Edition

DOI:  10.1002/anie.202209449




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