新型超分子大環(huán)受體的設(shè)計與合成是推動超分子化學(xué)與材料研究領(lǐng)域蓬勃發(fā)展并使其走向應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，同時也是有機超分子化學(xué)和大環(huán)化學(xué)領(lǐng)域極具挑戰(zhàn)的研究熱點之一。近幾年來，吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院、納微構(gòu)筑化學(xué)國際合作聯(lián)合實驗室楊英威教授課題組在新型超分子大環(huán)芳烴的設(shè)計合成及其超分子材料構(gòu)筑與性能開發(fā)方面取得了系列研究進展。2016年，課題組首次設(shè)計合成了系列具有大尺寸空腔和優(yōu)異固相主客體化學(xué)性質(zhì)的聯(lián)苯拓展型柱芳烴（Chem. Commun., 2016, 52, 5804），并進一步設(shè)計合成了聯(lián)苯拓展型柱[6]芳烴功能衍生物進而利用超分子組裝誘導(dǎo)發(fā)光機制成功實現(xiàn)對水中汞離子的檢測和分離（J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 4756; Eur. J. Org. Chem., 2018, 2018, 1321）。2018年，課題組報道了首例“去對稱性的”斜柱[6]芳烴（可形象的稱為“斜塔芳烴”）及其系列功能化衍生物的設(shè)計合成與主客體性質(zhì)（Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 9853），并進一步利用水溶性斜柱[6]芳烴原位調(diào)控金納米粒子的生長，開發(fā)了斜柱[6]芳烴功能化金納米粒子在自組裝、傳感檢測和綠色催化方面的功能（Org. Lett., 2019, 21, 5215）。此外，課題組還充分利用了新型大環(huán)芳烴設(shè)計合成中的關(guān)鍵中間體得到了一種新穎的夾型開口超分子受體即“分子夾”，并將其作為納客晶體材料實現(xiàn)了控速碘溶液和碘蒸汽吸附的新功能（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 998）。楊英威教授還應(yīng)邀撰寫綜述系統(tǒng)地闡述了近年來新型大環(huán)芳烴的發(fā)展及所面臨的機遇和挑戰(zhàn)（Chem. Commun., 2019, 55, 1533）。
2019年7月，楊英威教授課題組在《Journal of the American Chemical Society》雜志上發(fā)表了題為“Geminiarene: Molecular Scale Dual Selectivity for Chlorobenzene and Chlorocyclohexane Fractionation”的研究論文，報道了一類新穎的超分子大環(huán)芳烴，即雙子芳烴（Geminiarene）。
該團隊通過高效率的兩步法成功設(shè)計合成了這類超分子大環(huán)芳烴，并因其獨特的間位-對位混合單體橋連成環(huán)模式，在固相下呈現(xiàn)出的兩種對稱性，以及客體選擇性鍵合后迥異的雙重分子構(gòu)象，形象地將其命名為“雙子芳烴”。通過晶體結(jié)構(gòu)分析、核磁共振、粉末衍射、理論模擬等手段證實了該新型大環(huán)受體有著優(yōu)異的客體選擇性鍵合能力，以及在固相條件下高度穩(wěn)定并可控的雙重分子構(gòu)象，且兩種分子構(gòu)象對相同的客體分子表現(xiàn)出完全不同的結(jié)合能力和選擇性。基于雙子芳烴的這種雙生構(gòu)象的雙重選擇性特質(zhì)，他們成功地在實驗室中實現(xiàn)了對相似沸點的芳香/環(huán)烷（如氯苯/氯代環(huán)己烷）混合體系的溶液/蒸汽雙選擇性吸附與分離，使其有望在合成化學(xué)、能源材料、分離科學(xué)、仿生材料等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)潛在的應(yīng)用價值，并有望為領(lǐng)域發(fā)展帶來新的研究突破口。
全文鏈接：Wu, J.-R.; Yang, Y.-W.* Geminiarene: Molecular Scale Dual Selectivity for Chlorobenzene and Chlorocyclohexane Fractionation. J. Am. Chem. Soc. 2019, DOI: 10.1021/jacs.9b03559.
