安徽工业大学刘静欣教授《Chem. Soc. Rev.》综述：瓜环同系物和衍生物构筑的刺激响应机械互锁分子

2023-02-06 来源：高分子科技

近日，安徽工业大学刘静欣教授在国际顶级学术期刊《Chemical Society Reviews》(中科院JCR一区Top期刊，影响因子60.615)上发表了题为“Stimuli-Responsive Mechanically Interlocked Molecules Constructed from Cucurbit[n]uril Homologues and Derivatives”（瓜环同系物和衍生物构筑的刺激响应机械互锁分子）的综述性论文。《Chemical Society Reviews》由英国皇家化学学会创办，专门发表与化学综合相关的高级评论文章，属于一级学科顶级期刊，是世界化学化工以及材料学科领域公认的最具影响力和权威性的三大综述性学术期刊之一，发表的论文对相关领域的发展具有重要的引领和指导作用。该论文由刘静欣教授（第一作者兼通讯作者）、南京信息工程大学陈凯副教授（共同通讯作者）、英国赫尔大学Carl Redshaw教授共同完成，安徽工业大学为论文第一完成单位。这是安徽工业大学首次以第一单位在该期刊上发表论文。该工作得到了国家自然科学基金、安徽省自然科学基金等项目的支持。

基于瓜环同系物构筑的各种刺激响应的机械互锁分子

受生物组织中许多重要生物过程的启发，分子机器的设计和合成在过去的几十年中引起了人们极大的兴趣。2016年诺贝尔化学奖授予Sauvage, Stoddart和Feringa证明了分子机器的科学价值。机械互锁分子，包括（类）轮烷，索烃，树枝状分子、聚（类）轮烷和杂轮烷，被认为是构建人工分子机器的原型或前驱体。机械互锁分子通常由线性的“轴”和环状的“轮”组成。机械互锁分子中的“轴”和“轮”部件之间的分子运动可以通过外部刺激条件（包括热、光照、pH值、溶剂极性、金属离子配位和氧化还原状态等）的改变得以实现。

该综述结合作者课题组的前期系列研究成果，总结了近二十年来瓜环（葫芦脲）同系物和衍生物作为环状的“轮”，在构筑各种机械互锁分子领域的重要进展，揭示了不同聚合度的瓜环疏水空腔与其构筑的机械互锁分子的空间结构之间的相互关系：对于聚合度最低的五元瓜环，由于其空腔太小线状的分子轴无法从中穿过，它只能通过与金属离子配位的方式形成机械互锁分子；对于聚合度较高的六、七、八元瓜环，它们的空腔适合包结合适尺寸大小的各种分子轴，通过各种外界刺激条件的调控，结合在分子轴的不同位置，形成各种刺激响应的机械互锁分子；尤其是八元瓜环的空腔足以容纳相同或相异的两个客体分子，形成氧化-还原响应的机械互锁分子或超分子聚合物；对于十元瓜环而言，其大空腔能够包裹纳米尺寸的螺旋束作为分子轴。该综述对于瓜环参与构筑的杂（类）轮烷和聚（类）轮烷的重要进展也进行了点评，并对未来机械互锁分子在医药科学和功能材料应用等研究方向上提出前瞻性的观点。

TMeQ[6]和Ag⁺构筑的手性螺旋聚轮烷（Inorg. Chem. 2011, 50, 6521?6525）

TMeQ[6]驱动Q[7]形成杂轮烷（J. Org. Chem., 2020, 85, 3568?3575）

论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/cs/d2cs00785a

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（责任编辑：xu）

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