化学所分子识别与功能实验室

王其强团队在笼固有手性构筑方面取得新进展

发布时间:2022-10-13 17:19:16.0 放大 缩小

分子手性是指分子与其镜像不能重合的几何性质,根据手性元素分类,通常包括点手性、轴手性、平面手性和螺旋手性。1994年,德国科学家Böhmer等发现当杯芳烃骨架中的四个芳环呈现AABC或ABCD排列时,由于其不再含有任何对称元素,表现出手性,他们提出用“固有手性”(Inherent Chirality)来描述这类新型的手性特征。在近几十年的发展中,固有手性研究多围绕杯芳烃类大环或一些曲面的非环骨架展开,对具有更高拓扑连接的笼固有手性未见报道。与此同时,与传统手性相比,固有手性来自分子整体的对称性破缺,如何利用这种独特的结构实现手性识别、诱导也是一个具有挑战性的课题。

最近,在国家自然科学基金委和中国科学院的支持下,化学所分子识别与功能院重点实验室王其强研究员团队提出按等级去对称化策略,实现了笼固有手性的构建,并利用其不对称的缺电子π面空腔,实现了区域、对映选择性的阴离子−π结合。他们在前期合成的具有D3h对称性的双环分子笼基础上,首先变换其中一个间苯三酚底面,引入垂直不对称性,再利用不同的N-、O-亲核试剂对三个三嗪臂进行逐级取代,引入水平不对称性,在温和的反应条件下,获得了一系列结构多样的固有手性分子笼化合物。该类分子笼可通过常规HPLC进行手性拆分,并能便利地进行合成后转化修饰。由于具有锁定的笼骨架结构,消旋化不会发生。作者通过单晶结构以及相互转化关系确定了所有分子笼的绝对构型,并定义了其命名方法。由于具有三个不对称的缺电子V型空腔,固有手性分子笼对手性磷酸根阴离子表现出了区域和对映选择性地结合。该策略可望拓展到其它笼状和更高层次的分子建筑中,为拓展手性功能化学空间提供了新的思路。相关研究工作发表在近期的美国化学会志上J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 16767-16772),第一作者是研究生周昊。

Insert title here