新奇環(huán)帶分子化學(xué)研究

王梅祥

清華大學(xué)化學(xué)系，北京，100084

具有新奇結(jié)構(gòu)有機(jī)分子的研究不僅激發(fā)合成化學(xué)家成功發(fā)展合成化學(xué)新策略和新反應(yīng)，同時(shí)推動(dòng)有機(jī)化學(xué)結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展，并催生具有特定物性的分子功能材料。1954年，Heilbronner提出了假想的鋸齒型環(huán)帶芳烴，1983年Vögtle號(hào)召有機(jī)化學(xué)家合成鋸齒型環(huán)帶芳烴目標(biāo)分子，并直言這將是“幾代化學(xué)家面臨的挑戰(zhàn)”。鋸齒型環(huán)帶（芳）烴大環(huán)分子結(jié)構(gòu)優(yōu)美，理論研究預(yù)測(cè)它們擁有優(yōu)越的理化性能，在大環(huán)超分子化學(xué)和材料方面具有誘人的應(yīng)用前景。它們還可作為“種子”生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)均一的鋸齒型單壁碳納米管，突破碳納米管在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用瓶頸^[1]。在長(zhǎng)期從事大環(huán)與超分子化學(xué)的基礎(chǔ)上^[2]，利用杯芳烴大環(huán)分子的預(yù)組織構(gòu)象結(jié)構(gòu)和“灣區(qū)”的官能團(tuán)，我們提出了“跨灣構(gòu)橋”合成環(huán)帶分子的創(chuàng)新策略，并從簡(jiǎn)單易得的杯雷瑣芳烴出發(fā)，通過分子內(nèi)和分子間多重化學(xué)反應(yīng)，成功的合成了具有不同直徑、形狀、官能化的鋸齒型環(huán)帶烴分子，還首次觀測(cè)到完全共軛的環(huán)帶[8]芳烴分子的形成^[3]。隨后，我們成功地將雜原子引入，合成了一系列雜原子鑲嵌的鋸齒型環(huán)帶化合物，并探究了它們獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和理化性能^[4]。最近，我們?cè)诠δ芑沫h(huán)帶分子合成與應(yīng)用方面取得新進(jìn)展^[5]，本報(bào)告將討論我們?cè)诓煌忼X型環(huán)帶分子化學(xué)方面的研究工作結(jié)果。

References

1.(a) Shi, T.-H.; Wang, M.-X. CCS Chem. 2020, 2, 916. (b) Guo, Q.-H.; Qiu, Y.; Wang, M.-X.; Stoddart, J. F. Nature Chem. 2021, 13, 402.

2.(a) Wang, M.-X. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 182. (b) Wang, M.-X. Sci. China Chem. 2018, 61, 993.

3.(a) Shi, T.-H.; Guo, Q.-H.; Tong, S.; Wang, M.-X. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 1196. (b) Zhang, Q.; Zhang, Y.-E; Tong, S.; Wang, M.-X. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 4576. (c) Shi, T.-H.; Tong, S.; Wang, M.-X. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 7700. (d) Zhang, Y.; Tong, S.; Wang, M.-X. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 18151.

4.(a) Tan, M.-L.; Guo, Q.-H.; Wang, X.-Y.; Shi, T.-H.; Zhang, Q.; Hou, S.-K.; Tong, S.; You, J.; Wang, M.-X. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 23649. (b) Xie, M.; Tong, S.; Wang, M.-X. CCS Chem. 2022, https://doi.org/10.31635/ccschem.022.202202008.

5.(a) Zhang, Y.-E; Tong, S.; Wang, M.-X. Org. Lett. 2021, 23, 7259-7263. (b) Chen, J.-H.; Jiang, Z.-Y.; Xiao, H.; Ting, S.; Zhi, T.-H. Zhu, J.; Wang, M.-X. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202301782. (c) Peng, Y.; Tong, S.; Zhang, Y.; Wang, M.-X. unpublished results.

 

王梅祥

清華大學(xué)化學(xué)系教授，中國科學(xué)院院士

 

1983年7月畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系，獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位。在北京有色金屬研究總院工作三年后到中國科學(xué)院化學(xué)研究所學(xué)習(xí)，于1989年7月獲理學(xué)碩士學(xué)位，1992年3月獲理學(xué)博士學(xué)位。1992年4月起在中國科學(xué)院化學(xué)研究所工作，歷任助理研究員、副研究員和研究員，2009年5月起在清華大學(xué)化學(xué)系任教授至今。2021年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士、中國化學(xué)會(huì)會(huì)士?，F(xiàn)任中國化學(xué)會(huì)超分子化學(xué)專業(yè)委員會(huì)主任、國際杯芳烴大會(huì)顧問委員。

 

研究方向

物理有機(jī)與有機(jī)合成化學(xué)：大環(huán)與超分子化學(xué)；陰離子-pi非共價(jià)相互作用；芳基高價(jià)銅化學(xué)；生物催化與化學(xué)催化不對(duì)稱合成反應(yīng)。

 

代表性總結(jié)性文章

[1] Mei-Xiang Wang*, Nitrogen and oxygen bridged calixaromatics: synthesis, structure, functionalization, and molecular recognition. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 182-195.

[2] Mei-Xiang Wang*, Enantioselective biotransformations of nitriles in organic synthesis. Acc. Chem. Res. 2015, 48, 602-611.

[3] Mei-Xiang Wang*, Coronarenes: recent advances and perspectives on macrocyclic and supramolecular chemistry. Sci. China Chem. 2018, 61, 993-1003.

[4] Mei-Xiang Wang*, Exploring tertiary enamides as versatile synthons in organic synthesis. Chem. Commun. 2015, 51, 6039-6049.

[5] De-Xian Wang*, Mei-Xiang Wang*, Exploring anion-p interactions and their applications in supramolecular chemistry. Acc. Chem. Res. 2020, 53, 1364-1380.

[6] Qian Zhang, Shuo Tong, Mei-Xiang Wang,* Unraveling the chemistry of high valent arylcopper compounds and their roles in copper-catalyzed arene C-H bond transformations using synthetic macrocycles. Acc. Chem. Res. 2022, 55, 2796-2810.