近日，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所叢歡團隊聯(lián)合廈門大學(xué)朱軍團隊，首次精確合成出共軛莫比烏斯索烴。相關(guān)論文在線發(fā)表于《自然—通訊》。
你或許聽說過莫比烏斯環(huán)這種神奇的結(jié)構(gòu)。一張紙帶必然有正反兩面，但倘若你把紙帶的一端扭轉(zhuǎn)180度后，與另一端粘在一起，就形成了一個連續(xù)的，只有一個面的曲面。
在納米級尺度上，用碳原子骨架構(gòu)建的莫比烏斯環(huán)分子有著獨特的幾何構(gòu)型和分子性質(zhì)，顯示出與傳統(tǒng)休克爾4n+2規(guī)則互補的芳香性質(zhì)，因此備受科研人員關(guān)注。但由于其反常規(guī)的結(jié)構(gòu)和亞穩(wěn)態(tài)的構(gòu)象，莫比烏斯構(gòu)象共軛分子的設(shè)計制備與分離表征一直是合成化學(xué)中的難點。而基于莫比烏斯構(gòu)象的共軛分子構(gòu)建更復(fù)雜的超分子復(fù)合體，則更具挑戰(zhàn)性，在分子合成和芳香性理論的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域具有重要意義。
此次研究人員成功地將銅模板合成索烴的方法應(yīng)用于對苯撐大環(huán)分子，高效合成出菲啰啉衍生的全共軛索烴。單晶X—射線衍射分析結(jié)果表明，固態(tài)下的該索烴化合物由兩個穩(wěn)定莫比烏斯構(gòu)象的共軛碳環(huán)構(gòu)成。理論計算的研究結(jié)果顯示，構(gòu)成索烴的共軛碳環(huán)之間存在高達每摩爾84千卡的分子內(nèi)非共價π-π相互作用，是穩(wěn)定分子固態(tài)下莫比烏斯構(gòu)象的關(guān)鍵因素，此外碳環(huán)π體系的共軛性和芳香性也通過理論計算得到了確認。
叢歡對記者說：“與朱軍合作完成的這項工作結(jié)合了合成化學(xué)與理論化學(xué)的優(yōu)勢，體現(xiàn)了化學(xué)的創(chuàng)造之美；并將為進一步發(fā)展莫比烏斯共軛分子的設(shè)計與合成、探索分子芳香性和成鍵規(guī)律提供新思路?！?/p>
化學(xué)慧定制合成事業(yè)部摘錄
化學(xué)慧納米材料系列產(chǎn)品
