【人物与科研】复旦大学金国新教授课题组：分子索罗门与不寻常的不对称三叶结之间的可逆结构转变

导语

对于具有互锁结构特点的分子型化合物来讲，其吸引力不仅在于它们有趣的拓扑结构，还在于它们作为功能材料和纳米尺度器件在分子机器领域的潜在应用，从而得到了来越多越多科学家们的关注。在探索合成这类化合物的过程中，科学家们通过设计与利用不同的合成策略已经合成了一些具有复杂拓扑结构的互锁型分子型化合物，如分子Borromean环、金属索烃以及不同的分子扭结等。但是由于这些分子化合物的结构本身具有一定的稳定性，从而使得在温和条件下实现不同拓扑结构之间的转换仍颇具挑战。近日，复旦大学金国新课题组在该研究领域取得了新的进展（J. Am. Chem. Soc. 2019, DOI: 10.1021/jacs.9b08254）。

金国新教授课题组简介

课题组一直致力于探索碳硼烷化学和有机金属超分子化合物（环状与笼状）的设计、组装及应用。课题组已经在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Chem, Nat. Commun., Chem. Soc. Rev., Acc. Chem. Res., Coord. Chem. Rev.等国际知名期刊发表论文300余篇。

金国新教授简介

金国新，复旦大学化学系无机化学国家重点学科带头人，国家杰出青年基金获得者（1999年），享受国务院政府特殊津贴。兼任英国皇家化学会Dalton Transactions副主编、Coordination Chemistry Review、Organometallics、Journal of Organometallic Chemistry、《无机化学学报》、《有机化学》等知名期刊编委；英国皇家化学会会士，现任中国科学院上海有机化学研究所金属有机化学国家重点实验室、稀土资源利用国家重点实验室、配位化学国家重点实验室和羰基合成与选择氧化国家重点实验室学术委员会委员，国家自然科学基金委第九、十、十二、十三届化学评审专家组成员，中国化学会配位催化委员会、应用化学委员会学术委员等职。长期从事有机金属大环、碳硼烷化学和有机金属烯烃聚合催化剂的研究；2009年获得上海市自然科学一等奖，2016年获得德国洪堡研究奖。

前沿科研成果

分子索罗门与不寻常的不对称三叶结之间的可逆结构转变

复旦大学金国新教授课题组在基于半夹心铱、铑金属角的基础上设计与合成互锁型分子化合物以及其性质探索方面取得了一系列前沿性的工作，一方面是利用刚性的构筑单元来通过合理设计合成了一系列分子Borromean环以及金属索烃（J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8125–8128; Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 11218–11222; J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 1653-1660; Chem 2017, 3, 110-121; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 5882-5886; J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 9160-9164; Chem. Commun. 2018, 54, 1559-1562; Chem. Asian. J. 2019, 14, 2712-2718），另一方面是通过选用半刚性的配体来设计合成了一些具有重要拓扑学意义的分子扭结化合物（Nat. Commun. 2019, 10, 2057; Chem. Eur. J. 2019, 25, 9721-9727）。  近来，分子机器因其自身具有的小尺寸、多样性、自指导、自组装、准确高效、自适应、仅依靠化学能或热能驱动、分子调剂等其他人造机器难以比拟的性能逐渐成为研究热点。对于配位驱动下的自组装过程中来讲，金属离子与配位原子之间的配位键具有形成与断裂的动态平衡的特点，从而为设计与合成基于外界刺激响应自发进行结构转变的分子机器提供了重要依据。近日，金国新教授课题组巧妙地利用一价银离子的化学反应特性实现了在温和条件下分子索罗门与不寻常的不对称三叶结之间的可逆结构转变，并对所得到的分子索罗门在溶液状态下单环与互锁结构的转化行为进行深入研究。

图1. 分子索罗门以及不对称三叶结的相关合成路线（来源：J. Am. Chem. Soc.） 
图2. 分子索罗门的晶体结构图与结构简化图（来源：J. Am. Chem. Soc.） 
图3. 不对称三叶结的晶体结构图与结构简化图（来源：J. Am. Chem. Soc.） 这一研究成果于近期以Article的形式发表于Journal of the American Chemical Society（DOI: 10.1021/jacs.9b08254），博士生张海宁为论文第一作者，金国新教授为通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金与上海市科学技术委员会的资助。

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