Alt-i-én-strategi for metalla[3]catenaner, Borromæiske ringe og ring-i-ring kompleks

Sammenlåste molekylære arter har fået betydelig opmærksomhed for nylig, ikke kun på grund af deres spændende strukturer og topologiske betydning, men også på grund af deres vigtige anvendelser som molekylære maskiner og enheder i nanoskala. Nyder godt af den reversible koordinationsbinding, en eller anden kompliceret sammenlåst struktur kunne realiseres ved højtydende, et-trins processer, for eksempel, [2]catenaner og Salomon-knude. Molecular Borromean ringe (BR'er) er [3]catenanes topoisomerer, hvor ingen af ​​komponentringene er forbundet, men kan heller ikke adskilles uden at bryde en af ​​ringene (fig. 1). Lineære [3]catenaner er et andet fascinerende tre-ringet motiv. Flere effektive metoder til konstruktion af organiske lineære [3]catenaner er blevet præsenteret. Imidlertid, de gennemførlige strategier for syntese af organometalliske lineære metalla[3]catenaner baseret på koordinationsdrevet selvsamling er stadig meget sjældne. Ud over lineære [3]catenaner, ring-i-ring kompleks er også et meget sjældent strukturelt motiv, som kan betragtes som understrukturer af registre og nøglemellemprodukter til udarbejdelse af registre. Du Lu, Dong Liu, Yue-Jian Lin, Zhen-Hua Li og Guo-Xin Jin fra Fudan University (Shanghai, Kina) gjorde spændende fremskridt og udviklede selvsamling af metalla[3]catenaner, Borromæiske ringe og ring-in-ring kompleks ved hjælp af en simpel π-donor enhed.

På grund af svovlatomets store elektronsky, S-holdige heterocykliske forbindelser præsenterer sædvanligvis stærkere stablingsinteraktioner end polycykliske aromatiske forbindelser under lignende betingelser. For at forbedre stablingsinteraktionerne, bithiophenylgrupper blev brugt som byggesten til at erstatte de meget anvendte phenylen- eller polycykliske aromatiske grupper. i mellemtiden, elektrostatiske interaktioner mellem elektronrige (π-donor, D) og elektronmangel (π-acceptor, A) aromatiske grupper er vigtige drivkræfter i vært-gæstekemi. Metallrektangler eller bure baseret på koordinering af selvsamling bærer normalt flere positive ladninger. På grund af Coulombisk afvisning, denne type metalrektangler eller -bure er mere velegnede til kombination med elektroneutrale eller elektronrige gæster end med elektronfattige kationer, og at overvinde den Coulombiske frastødning mellem en kationisk gæst og en kationisk vært er stadig en udfordring. Bithiophenylgrupper er stærke D-enheder, deres introduktion i metallrektangler kunne derfor føre til stærke vekselvirkninger mellem D-enheder og A-enheder, hvilket er en lovende strategi til at overvinde den Coulombiske frastødning og potentielt tillade introduktion af en positivt ladet kation inde i et positivt ladet kationisk metallarektangel. Efter denne logik, hvis en elektronmangel kation kunne indføres i et kationisk metallarrektangel ved at drage fordel af stærke D-A-interaktioner, det kunne også være muligt at tråde et kationisk metallarrektangel baseret på A-enheder inde i et metallarektangel baseret på D-enheder, for at opnå et heterogent D-A ring-i-ring kompleks.

I dette arbejde, en serie af Cp*Rh-baserede (Cp* =pentamethylcyclopentadienyl) homogene metalla[2]catenaner, såvel som lineære metalla[3]catenaner og BRs struktur blev realiseret ved brug af byggeklodser baseret på bithiophenylgrupper, en simpel π-donorenhed. Bithiophenylgrupper spiller en afgørende rolle i dannelsen af ​​de homogene sammenlåste strukturer, nemlig at styrke styrken af ​​inter-ring-interaktionerne. Ved at drage fordel af stærke elektrostatiske vekselvirkninger mellem D- og A-enheder, den elektron-deficiente methylviologen kation blev brugt som et gæstemolekyle til at realisere reversibel omdannelse mellem et [2]catenaner og et monomert rektangel. Desuden, et kationisk metallarektangel baseret på A-enheder blev trådet inde i et metallarektangel baseret på bithiophenylgrupper, fører til et heterogent ring-i-ring kompleks. Denne metode til dannelse af ring-i-ring kompleks blev udvidet ved anvendelse af et metallarrektangel baseret på pyrenylgruppe.

Disse resultater vil hjælpe forståelsen af ​​koordinering af selvsamling og fremme feltet af organometalliske samlinger.