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主客化學和超分子化學的興起和蓬勃發展為構建各種超分子結構提供了機會。其中，大環與客體分子的分級自組裝可以從根本上改變其動力學和化學行為。近年來，一系列諸如環中環、籠中籠、洋蔥型、球中球及俄羅斯套娃型等二元/三元絡合物也被相繼報道。以環對苯撐(CPP)為代表的碳納米環由于其彎曲π共軛空腔，使它成為構建多元超分子體系的優秀主體之一。當碳納米環被一個更大的主體包結時，它可以發生角色轉變而成為客體分子，這為二元絡合物的構建提供了一個機會。近年來，理論和實驗的研究也證明了較大的碳納米環可以嵌套較小的環形成二元絡合物。但是，基于碳納米環的手性三元絡合物的構建仍具有較大的挑戰性，迄今尚未有報道。

近日，北京師范大學化學學院江華教授課題組報道了基于[2.2]對環芳烷（[2.2]PCP）的手性碳納米環，并將其應用于手性三元絡合物的分級自組裝及其自戀性手性識別中。眾所周知，取代的[2.2]PCP由于其不同的取向而表現出較好的結構多樣性和穩定的手性。基于此，作者將[2.2]PCP作為手性基元引入到CPP中，合成了手性碳納米環(Sp/Rp-[12]PCPPs)。同時，作者發現Sp/Rp-[12]PCPPs不僅可以包結18-Crown-6形成環中環型二元絡合物，也可以包結18-Crwon-6和質子化手性胺絡合物形成手性三元絡合物：即同手性S@Sp-/R@Rp-和異手性R@Sp-/S@Rp-三元絡合物。這些三元手性絡合物表現出不同的CD響應信號，為自戀性手性自識別奠定基礎。

首先，通過研究Sp-[12]PCPP絡合18-Crown-6 (或18-Crown-6和質子化手性胺的絡合物)的相關1H NMR（實驗和理論計算）、1H DOSY和NOESY等實驗，證明了環中環和手性三元絡合物的形成。同時，IGM分析證明了在環中環和手性三元絡合物中色散力和多重C?H???π相互作用的存在，進一步證明了環中環和手性三元絡合物的形成。

之后，作者發現隨著18-Crown-6/S-guests絡合物在Sp-[12]PCPP中的增加，引起了其在340nm處CD信號的增強。而18-Crown-6/R-guests的加入并不能引起Sp-[12]PCPP的CD信號的變化，這說明了同手性R@Rp-/S@Sp-三元絡合物分別對S/R-質子化胺具有較好的自戀性手性識別能力，可用于質子化手性胺的對映選擇性識別。同時，對照實驗顯示18-Crown-6在手性三元絡合物的構建中扮演著不可或缺的角色。最后，手性三元絡合物被進一步用于確定手性客體分子的ee值。這一發現突出了手性碳納米環在構建新型手性三元絡合物方面新的用途，拓展了碳納米環結構在超分子化學和材料科學中的應用。

該工作得到了國家自然科學基金（22271019, 21971020 and201971021）以及北京自然科學基金（2212008）的資助。相關研究結果近期被《Angew. Chem. Int. Ed.》雜志接收發表，北京師范大學是該工作第一單位，博士生樊彥青為文章第一作者，江華教授為通訊作者（Chiral Carbon Nanorings: Synthesis, Properties and Hierarchical Self-assembly of Chiral Ternary Complexes Featuring a Narcissistic Chiral Self-Recognition for Chiral Amines，Angew. Chem. Int. Ed., 2023, e202304623）。