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近日，安徽工業大學化學與化工學院單威龍副教授在國際權威期刊《Angewandte Chemie International Edition》上發表機械互鎖配位超分子設計合成的最新研究成果。《Angewandte Chemie International Edition》是全球化學研究領域最具影響力的學術期刊之一，主要收錄在化學、材料和能源等領域原創性的學術研究成果。安徽工業大學為論文第一完成單位，單威龍副教授為第一作者和通訊作者，復旦大學金國新教授為共同通訊作者。上述研究成果得到了國家自然科學基金和安徽省自然科學基金等項目的支持。
近年來，盡管機械互鎖分子（MIMs）的合成已經得到了廣泛的研究，但選擇性的構建高階互鎖分子，例如線性[4]索烴化合物（因其拓撲結構與奧迪汽車商標相同，又稱分子奧迪環）仍然是一個巨大的挑戰。傳統的合成方法通常需要先合成一個[3]索烴化合物，然后通過預合成的有機大環化合物的引入，最終得以實現異環線性[4]索烴分子的制備。該合成方法不僅步驟繁瑣，產率較低，而且具有內在的局限性。因此，開發高效的一步法合成策略具有重要的意義。
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（一步法制備同環線性[4]索烴分子的合成示意圖）
本研究設計利用一種雙齒苯并噻二唑衍生物連接配體與雙核Cp*Rh基前驅體配位自組裝，一步選擇性合成得到由4個有機金屬大環組成的同環線性[4]索烴化合物。X-射線單晶衍射結果證實，該配位超分子化合物是一種罕見的同環線性金屬[4]索烴結構，4個互鎖但不連接的有機金屬大環形成了一個具有六個交叉點的不可分割的整體，強的夾層型π-π堆疊相互作用和非經典氫鍵作用對金屬[4]索烴結構的形成和穩定性起著至關重要的作用。研究進一步發現，通過調節雙核Cp*Rh基前驅體上的芳香環取代基，能夠得到同環金屬[2]索烴分子。高分辨質譜和核磁共振研究結果證實，金屬索烴化合物和相應的單環之間可以通過改變其濃度來實現可逆的結構轉變。
（不同視角下線性[4]索烴分子的單晶結構）
（濃度誘導下金屬[4]索烴分子和相應的單環分子間超分子轉化研究）
本研究首次實現完全通過配位驅動自組裝合成策略制備得到同環線性[4]索烴化合物，無需使用預合成的有機大環，展示了一種簡單高效的策略構建復雜的高階互鎖分子，有助于更深層次的理解機械互鎖配位超分子形成的驅動力。
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