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確認過眼神,是個能成環的互鎖分子

復旦大學金國新教授課題組開發了一種能夠精確控制環組裝的新方法,並被選為當期 ChemComm (Chemical Communications)的封面文章發表。

Stacking-interaction-induced host–guest chemistry and Borromean rings based on a polypyridyl ligand

Hai-Ning Zhang, Wen-Xi Gao, Yu-Xin Deng, Yue-Jian Lin and Guo-Xin Jin*

Chem. Commun., 2018, 54, 1559-1562

DOI:10.1039/C7CC09448E

超分子組裝

與單分子的組成方式不同,超分子組裝是指分子間由電磁等弱相互作用結合在一起,而並不是僅靠共價鍵或離子鍵鍵合。由於這些弱相互作用很容易受到各種因素的影響,隨著作用力的減弱或增強使複合物內部極易產生「運動」的部分。有時,這些複合物還可以通過自組裝形成有趣或者有用的形態,「運動」的這一部分還可以用來製作微小的「分子機器」。

 分子 Borromean 環

Copyright 2009 Stoddart Mechanostereochemistry Group.

諾貝爾化學獎得主 Fraser Stoddart 的研究小組就曾在 2004 年報道了一種類似結構——被稱作「分子 Borromean 環」—— 一種三環互鎖的分子結構。

金國新教授解釋說:「這些具有很大空腔的分子結構,未來在包封藥物分子或促進催化反應方面具有很大的應用潛力。」

該篇論文被選為 ChemComm 當期的封底論文。金國新教授介紹了設計這張封面圖背後的故事:

我們在設計時主要是受到了「孔明鎖」的啟發,這是一種曾在中國民間廣泛流傳的益智玩具。這是一種三軸組合的積木,以六根型(2-2-2)最流行,各部分間不用釘子和繩子,完全靠自身結構的連接支撐。與其類似的榫卯結構在古代中國建築中也多有應用。

 孔明鎖

「孔明鎖」與 Borromean 環的拓撲結構類似。上海世博會時,山東館曾展出了由 2016 個 LED 組成的孔明鎖,當時震撼了我。也正是因為如此,我才在設計封面時,選擇了以孔明鎖元素為主題。

 上海世博會時山東館展出的 LED 孔明鎖

source: magnumphotos.com

為了展示化學的魅力和人們的智慧,我們設計了用兩隻手托著一個孔明鎖,下方是組成 Borromean 環配體的簡單結構式。

背景中的天空和道路喻示對化學世界的探索是無止境的,也是非常有價值的。


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