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【前沿讲座】陈传峰:基于三蝶烯新型合成主体的分子识别与组装研究

  • 2016年10月17日,来自中国科学院化学研究所的陈传峰研究员,在中国科学院大学雁栖湖校区东区教2-107教室为同学们做了题为《基于三蝶烯新型合成主体的分子识别与组装研究》的学科前沿报告。

    陈传峰课题组的研究方向主要包括三蝶烯衍生新型受体分子合成及其在主客体化学与超分子化学中的应用、特殊手性化合物(固有手性杯芳烃、螺烯)的合成、拆分及其在超分子催化中的应用等。

    耀眼的明星—分子机器

    超分子领域的研究可谓炙手可热,而今年诺贝尔化学奖——分子机器,无疑又将此方面的研究推向一个新的高潮。分子机器是将宏观机器概念引申至分子水平,指在合适的外界刺激下,可以执行类似(宏观)机器运动的独立分子或分子组装体。驱动分子运动的能量可以是各种化学能,也可以是电能、光能等。

    陈传峰说,虽然分子机器目前只是基础研究,实际应用几乎是空白,但从发展的眼光看,分子机器之于我们正如电动机之于19世纪的科学界先辈,那时他们并不知道这些线圈和磁石会化为电车、洗衣机、电风扇等等走进千家万户。因此,可以预见分子机器也一定能够在未来的新材料、传感器、储能系统等领域大显身手。

    发展自己的主体分子

    不同类型的大环分子是超分子合成的主体,比如冠醚、杯芳烃、葫芦脲、酞菁等等,以这些分子为主体合成的超分子化合物可应用于分子吸附、离子通道、超分子手性与记忆以及超分子催化等方面。每一类新型主体分子的出现都显著地促进或推动分子识别与超分子化学的发展,因此,发展新型主体分子体系,既是超分子化学研究的核心,也始终是分子识别与超分子化学创新发展的一个重要源头。三蝶烯于1942年首次合成,如今广泛应用于各种研究领域,却很少用于超分子化学。基于此陈传峰决定利用三蝶烯发展具有结构与功能特色的超分子化学新体系。

    环环相扣

    陈传峰课题组利用三蝶烯为主体合成一系列手性大环化合物,有的结构类似于船舵,也有魔术般的环合过程。其中受到多价细胞反应的启发,陈传峰想到将多价性引入到互锁的开关分子中,以实现逐级、多步的可控运动,阐释复杂分子水平运动的细节。研究过程中还发现了“封端基离去反应”,并阐明了机理。由于封端基离去反应的发现,控制单方向分子穿梭成为可能。以三蝶烯为主体还能合成螺芳烃,一类新型手性大环芳烃。陈传峰课题组实现了这类化合物的合成和拆分,并确定了其绝对构型。

    讲座结束,同学们踊跃提问,陈传峰研究员耐心地一一进行了解答,大家无不感叹超分子合成设计的精巧和神奇。


    责编 :宋超