新型超分子大环受体的设计与合成是推动超分子化学与材料研究领域蓬勃发展并使其走向应用的重要环节，同时也是有机超分子化学和大环化学领域极具挑战的研究热点之一。近几年来，吉林大学化学学院、纳微构筑化学国际合作联合实验室杨英威教授课题组在新型超分子大环芳烃的设计合成及其超分子材料构筑与性能开发方面取得了系列研究进展。2016年，课题组首次设计合成了系列具有大尺寸空腔和优异固相主客体化学性质的联苯拓展型柱芳烃（Chem. Commun., 2016, 52, 5804），并进一步设计合成了联苯拓展型柱[6]芳烃功能衍生物进而利用超分子组装诱导发光机制成功实现对水中汞离子的检测和分离（J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 4756; Eur. J. Org. Chem., 2018, 2018, 1321）。2018年，课题组报道了首例“去对称性的”斜柱[6]芳烃（可形象的称为“斜塔芳烃”）及其系列功能化衍生物的设计合成与主客体性质（Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 9853），并进一步利用水溶性斜柱[6]芳烃原位调控金纳米粒子的生长，开发了斜柱[6]芳烃功能化金纳米粒子在自组装、传感检测和绿色催化方面的功能（Org. Lett., 2019, 21, 5215）。此外，课题组还充分利用了新型大环芳烃设计合成中的关键中间体得到了一种新颖的夹型开口超分子受体即“分子夹”，并将其作为纳客晶体材料实现了控速碘溶液和碘蒸汽吸附的新功能（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 998）。杨英威教授还应邀撰写综述系统地阐述了近年来新型大环芳烃的发展及所面临的机遇和挑战（Chem. Commun., 2019, 55, 1533）。

2019年7月，杨英威教授课题组在《Journal of the American Chemical Society》杂志上发表了题为“Geminiarene: Molecular Scale Dual Selectivity for Chlorobenzene and Chlorocyclohexane Fractionation”的研究论文，报道了一类新颖的超分子大环芳烃，即双子芳烃（Geminiarene）。

该团队通过高效率的两步法成功设计合成了这类超分子大环芳烃，并因其独特的间位-对位混合单体桥连成环模式，在固相下呈现出的两种对称性，以及客体选择性键合后迥异的双重分子构象，形象地将其命名为“双子芳烃”。通过晶体结构分析、核磁共振、粉末衍射、理论模拟等手段证实了该新型大环受体有着优异的客体选择性键合能力，以及在固相条件下高度稳定并可控的双重分子构象，且两种分子构象对相同的客体分子表现出完全不同的结合能力和选择性。基于双子芳烃的这种双生构象的双重选择性特质，他们成功地在实验室中实现了对相似沸点的芳香/环烷（如氯苯/氯代环己烷）混合体系的溶液/蒸汽双选择性吸附与分离，使其有望在合成化学、能源材料、分离科学、仿生材料等领域实现潜在的应用价值，并有望为领域发展带来新的研究突破口。


全文链接：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.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b03559