相比传统的平面共轭分子，对苯撑类大环分子具有独特的径向共轭体系，然而连续的曲面对苯撑结构所具有较大的环张力，不仅成为此类分子的主要合成挑战，也因其过于刚性的结构限制了主客体方面的性质拓展。
环八四噻吩（COTh）是一种鞍形的全共轭结构单元，并且其各个噻吩单元均具有灵活的转动构象。近日，中国科学院理化技术研究所丛欢课题组与厦门大学朱军、清华大学张韶光、河南大学王华等课题组合作，通过在COTh单元的对角端连接对苯撑大环，设计并合成了一种兼具刚性和灵活性的全共轭8字形共轭纳米环分子。该分子可通过COTh单元中噻吩的二面角变化，使得两个大环空腔表现出对不同客体尺寸的自适应性，并首次分离得到了8字形共轭纳米环分别与C60和C70分子发生1:2主客体结合的单晶结构。
研究人员通过分子内关环的合成策略，从已知合成片段出发仅用5步即可快速合成目标双环分子，并通过核磁、质谱、荧光滴定等手段确认该分子和C60、C70均具有显著的非共价相互作用，主客体比例为1:2。进一步的实验中作者成功分离得到了双环分子分别与C60和C70的单晶，晶体结构证实主客体之间呈现1:2比例的结合，并且大环空腔的尺寸形状均随着客体分子状态不同而发生自适应性改变。 作者进而利用理论计算方法，对主客体相互作用和分子结构进行了详细分析。结果表明富勒烯客体进入空腔可使得空腔的短轴缩短，长轴增长，伴随着噻吩二面角明显减小，空腔整体表现为更加狭长的形状。大环主体空腔的凹面与富勒烯客体的凸面直接存在较强的π-π相互作用，是大环空腔随客体进出而发生改变的主要热力学驱动力，为该8字形共轭纳米环的客体诱导自适应性提供了有力支持。 综上，该工作首次实现了刚柔兼备的8字形共轭纳米环分子，并首次得到了此类双环分子与富勒烯客体间1:2络合的晶体结构，为拓展对苯撑类大环分子在超分子领域的应用具有重要价值。 论文信息： A Conjugated Figure-of-eight Oligoparaphenylene Nanohoop with Adaptive Cavities Derived from Cyclooctatetrathiophene Core Lijie Zhan, Chenshu Dai, Guohui Zhang, Jun Zhu, Shaoguang Zhang, Hua Wang, Yi Zeng, Chen-Ho Tung, Li-Zhu Wu, Huan Cong 第一作者是中科院理化所的博士生战立杰，通讯作者是丛欢和朱军。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202113334
