近日，安徽工业大学化学与化工学院单威龙副教授在国际权威期刊《Angewandte Chemie International Edition》上发表机械互锁配位超分子设计合成的最新研究成果。《Angewandte Chemie International Edition》是全球化学研究领域最具影响力的学术期刊之一，主要收录在化学、材料和能源等领域原创性的学术研究成果。安徽工业大学为论文第一完成单位，单威龙副教授为第一作者和通讯作者，复旦大学金国新教授为共同通讯作者。上述研究成果得到了国家自然科学基金和安徽省自然科学基金等项目的支持。
近年来，尽管机械互锁分子（MIMs）的合成已经得到了广泛的研究，但选择性的构建高阶互锁分子，例如线性[4]索烃化合物（因其拓扑结构与奥迪汽车商标相同，又称分子奥迪环）仍然是一个巨大的挑战。传统的合成方法通常需要先合成一个[3]索烃化合物，然后通过预合成的有机大环化合物的引入，最终得以实现异环线性[4]索烃分子的制备。该合成方法不仅步骤繁琐，产率较低，而且具有内在的局限性。因此，开发高效的一步法合成策略具有重要的意义。
（一步法制备同环线性[4]索烃分子的合成示意图）
本研究设计利用一种双齿苯并噻二唑衍生物连接配体与双核Cp*Rh基前驱体配位自组装，一步选择性合成得到由4个有机金属大环组成的同环线性[4]索烃化合物。X-射线单晶衍射结果证实，该配位超分子化合物是一种罕见的同环线性金属[4]索烃结构，4个互锁但不连接的有机金属大环形成了一个具有六个交叉点的不可分割的整体，强的夹层型π-π堆叠相互作用和非经典氢键作用对金属[4]索烃结构的形成和稳定性起着至关重要的作用。研究进一步发现，通过调节双核Cp*Rh基前驱体上的芳香环取代基，能够得到同环金属[2]索烃分子。高分辨质谱和核磁共振研究结果证实，金属索烃化合物和相应的单环之间可以通过改变其浓度来实现可逆的结构转变。
（不同视角下线性[4]索烃分子的单晶结构）
（浓度诱导下金属[4]索烃分子和相应的单环分子间超分子转化研究）
本研究首次实现完全通过配位驱动自组装合成策略制备得到同环线性[4]索烃化合物，无需使用预合成的有机大环，展示了一种简单高效的策略构建复杂的高阶互锁分子，有助于更深层次的理解机械互锁配位超分子形成的驱动力。
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