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分子Borromean环：从艺术到应用

来源: X-MOL 2017-07-25 15:29:21

有机化学

由 X-MOL发布于 2017-07-23

互锁型分子结构是指分子间不以共价键形式互相连接，而是通过各种分子间弱作用力相互穿插、扣锁的分子结构。这类特殊分子的结构十分具有艺术感，在拓扑学上具有重要的意义。而在此基础上发展的分子机器，更是受到了2016年诺贝尔化学奖的垂青。在互锁型分子家族中，一个具有挑战性的课题就是分子Borromean环的合成。所谓Borromean环，是指三个环互相穿插在一起，但是任意两个环之间没有任何的扣锁现象。基于三环穿插结构的象征意义，早在13世纪，基督徒就将Borromean环作为三位一体的标志。第一例一步法自组装分子Borromean环是由2016年诺贝尔化学奖得主J. F. Stoddart于2004年报道的，他利用金属离子作为模板实现了一步法自组装分子Borromean环结构。2013年，复旦大学的金国新课题组报道了基于Cp*Rh(Cp*=五甲基环戊二烯基)金属角的无模板一步法自组装分子Borromean环，随后对于半夹心金属角分子Borromean环结构的研究再次成为热点。然而对于分子Borromean环这一复杂的结构，仍旧存在大量的问题困扰着人们，例如，对于不同的分子Borromean环，环与环之间作用力的大小是否完全一致；如何调节环与环之间作用力的大小；分子Borromean环具有哪些独一无二的应用。

卤代苯化合物在各类有机反应中均具有举足轻重的地位，如何高效地分离、纯化卤代苯化合物逐渐引起了人们的关注。在这一领域中，大量的工作集中于如何实现对卤代苯异构体的有效分离。然而，对于那些取代基位置相同，但取代基不同的卤代苯化合物进行分离目前尚无应对之策。更重要的是，化学工作者不仅仅希望从多种混合物中分离出一种化合物，而是可以将不同化合物按次序逐一分离。要满足这些苛刻的要求，现有的方法主要利用色谱来实现。但由于色谱法本身存在的局限性，分离效率和速度往往不尽人意。

最近，复旦大学的金国新（点击查看介绍）课题组报道了一系列基于二卤代配体的分子Borromean环，并发现卤代原子对分子Borromean环结构的形成有不可取代的作用，而且不同的卤代原子可以调控环与环之间的作用力。利用这一特性，他们实现了不同二卤代苯对一系列分子Borromean环的选择性拆分，在此基础上，概念性地提出了一种利用分子Borromean环对多种二卤代苯逐一分离的方法。

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