曹晓宇、杨柳林JACS：图论指导分子组装体的可控构筑

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近日，我院曹晓宇-杨柳林联合团队在可控构筑分子组装体结构方面取得新进展，相关成果以“Truncated Face-Rotating Polyhedra Constructed from Pentagonal Pentaphenylpyrrole through Graph Theory”为题发表于《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc. 2020, DOI: 10.1021/jacs.0c08243)
       分子多面体化合物因其独特的结构、限域空间及在催化、分子识别等领域的应用而备受关注。近些年来，化学家们构筑了形状、尺寸、功能各异的分子多面体结构。但由于基本设计原则的匮乏，新多面体结构的发现仍面临挑战。近年来，曹晓宇-杨柳林联合团队借鉴数学中的面方向性多面体（Face-Rotating Polyhedra）概念，发展了以三聚茚、氮杂三聚茚、四苯乙烯等为基元的一系列分子面方向性多面体组装体系，将组装基元的二维手性传递至分子多面体的三维手性，是一类全新的分子手性形式 (Nat. Commun., 2016, 7, 12469; Chem. Commun., 2018, 54, 4685; J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 18142; Chem. Sci., 2018, 9, 8814)。

       本工作基于图论构建了预测分子多面体结构的模型，并通过五边形面基元（F）和二胺顶点（V），进一步构筑了一类F2nV5n类分子多面体结构。但该类分子多面 体不属于任何已知的经典多面体结构，是一类全新的多面体。图论揭示了该类分子多面体的对称性和拓扑结构，指出构筑该类分子多面体（n=2, 3）需一定弧度的五边形基元和约70°夹角的顶点。五苯基吡咯是典型的聚集诱导发光分子，且苯环旋转可使该分子呈现一定弧度。同时，环己二胺分子具有60°的扭式构象，符合顶点的结构要求。因此，通过五苯基吡咯衍生物和环己二胺分子，可在不同溶剂中分别得到了截角四面体和截角菱面体结构。通过高效液相色谱、质谱、圆二色光谱、单晶和理论模拟，佐证了该理论预测模型的正确性，并证实了溶液状态下，五苯基吡咯分子的苯环受限而导致了分子多面体的手性。
       该工作由杨柳林研究员、曹晓宇教授和田中群教授共同指导，博士生瞿航为论文第一作者，黄哲誉硕士、硕士生董雪、王忻昌博士、博士生汤啸、博士生李之豪、硕士生刘昊亮协助完成工作。华南理工大学赵祖金教授和硕士生黄瑞山协助完成圆偏振荧光测试。此工作得到章慧教授、苏纪豪教授、孙庆福教授、李霄鹏教授、汪骋教授、张维教授、王宇博士等积极帮助与支持，并得到国家自然科学基金（批准号：21971216, 21722304, 91427304, 21573181, 91227111)、中组部“青年拔尖人才”计划、中央高校基本科研业务费专项资金（批准号：20720160050）、南强青年拔尖人才支持计划支持。
       论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c08243
       文章来源：厦门大学
       曹晓宇，厦门大学化学化工学院教授，博士生导师。2003年毕业于北京大学化学与分子工程学院，导师为席振峰院士和裴坚教授；2009年获博士学位，导师为Jean-Marie Lehn教授（1987年诺贝尔化学奖，“超分子化学之父”）；2009年至2011年获玛丽居里奖学金资助前往荷兰埃因霍温理工大学从事博士后研究，合作导师E.W.(Bert)Meijer教授与Patricia Y.W. Dankers教授。2011年起在厦门大学任教，近五年以通讯作者（含共同）在Nat. Commun.(2篇)，J. Am. Chem. Soc.(3篇)，Angew. Chem. Int. Ed.(2篇)，Chem. Soc. Rev.等期刊发表论文二十余篇，并于2017年获得基金委“优秀青年基金”及中组部“万人计划”青年拔尖人才项目支持。2018年起担任厦门大学化学化工学院本科生“拔尖计划”工作组组长，院长助理。
      杨柳林，厦门大学化学化工学院教授。2004年毕业于厦门大学，2011年获得厦门大学博士学位。研究兴趣：超分子化学，仿生功能材料化学，多组分、多层次分子组装，分子通信，金属杂芳香基元的性能与应用开发。