帶狀分子和不飽和環(huán)狀分子不僅結(jié)構(gòu)獨特,而且具有**的光電性能和廣闊的應(yīng)用潛力,得到了材料學家和超分子化學家的關(guān)注。由于環(huán)烯類結(jié)構(gòu)具有高反應(yīng)性和高應(yīng)變結(jié)構(gòu)等特點,因此在合成上具有一定的挑戰(zhàn)性,目前的合成策略主要包括大環(huán)化、帶狀合成和應(yīng)變誘導三個步驟,每一步難度均較大。在此,我們通過一鍋法成功合成了含氮摻雜的環(huán)烯納米帶。
在成帶反應(yīng)前采用模型化合物2-氨基苯甲酮和磷酸二苯酯(DPP)在甲苯中反應(yīng)以80%的產(chǎn)率得到6,12-二苯基二苯并[1,5]重氮分子(圖1),單晶結(jié)構(gòu)顯示兩個苯環(huán)之間彎曲角度為75°左右,整體呈筒狀結(jié)構(gòu)(圖1),是合成含有八元環(huán)的納米帶的理想建筑單元。受這種**的自縮合環(huán)化反應(yīng)和Gleiter策略的啟發(fā),我們設(shè)計從攜帶雙(氨基二苯甲酮)的前體開始的類似反應(yīng),期望一鍋法合成含[1,5]重氮的納米帶。此方法非常**,能一步從前體5、9和14合成 [6.8N2] 3并環(huán)、[6.6.8N2] 3并環(huán)、[6.6.6.8N2] 3并環(huán)和[6.6.6.8N2] 4并環(huán)的帶狀分子1-4,苯環(huán)和蒽環(huán)的每個末端帶有一個氨基和一個苯甲醛基團(圖1和方案1)。
我們進一步對底物進行拓展,合成了中間體8和13,通過Buchwald-Hartwig偶聯(lián)反應(yīng)并水解,得到前體9和14。在稀釋的甲苯溶液中將相應(yīng)的前體與DPP加熱,分別以24、19、15和5%的產(chǎn)率得到1、2、3和4。作為對比,8步合成了1類似物的全碳[6.8] 3環(huán)并苯,總產(chǎn)率約為0.04%。自縮合反應(yīng)在5天后達到熱力學平衡,1、2、3和4的結(jié)構(gòu)均得到核磁共振譜和高分辨質(zhì)譜的證實。1 - 3的主干呈三角形,而4的主干呈正方形(圖2a、d、g、h),這些分子帶中存在著輕微的應(yīng)變結(jié)構(gòu)。1 - 3中的苯、萘和蒽基團略微向外彎曲,4中的蒽基團略微向內(nèi)彎曲。在1和2的晶體結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了軸向手性,其外消旋比為1:1(圖2b、e),并通過分子間[C - H···π]相互作用和范德華力(圖2c,f)將這兩種異構(gòu)體排列到1D通道中。1、2、3和4的內(nèi)腔半徑分別為2.32、3.15、4.14、5.86 ?(圖2i)。鍵長分析揭示了橋接苯、萘和蒽環(huán)的局域芳香特征和[1,5]重氮化合物單元的非芳香特征。
綜上,開發(fā)了一種簡單的方法,通過自縮合反應(yīng)一步得到氮摻雜[(6.)m8]n環(huán)烯納米帶(m=1?3;n= 3,4)。該方法利用了C=N鍵的動態(tài)共價特性,克服了環(huán)烯合成過程中高反應(yīng)性和大應(yīng)變的障礙。獲得的分子通過x射線分析、核磁共振和電子吸收測量,輔助TD DFT計算等手段,得到了很好的表征。它們具有弱共軛的芳-非芳環(huán)結(jié)構(gòu),并且由于分子內(nèi)相互作用,內(nèi)部空腔顯示了一個更大屏蔽的化學環(huán)境。該方法可用于合成更具挑戰(zhàn)性的二維/三維帶狀/籠狀分子。
C60-2-丙烯酰胺-甲基丙磺酸聚合物(C60-PAMPS)
金剛烷-1-甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯(OEGMA-Ada)單體共聚修飾PDMS基底
葫蘆脲[7]包載超分子金納米簇(CB[7]/FGGC-AuNCs
聚合物薄膜冠醚(雙環(huán)己基-18-王冠-6)修飾電極
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