JP研究最新进展

JP研究最新进展6:PNAS | “钻石双胞胎”新物质-Pollux的首次合成

  • 202228日,东京大学磯部寛之Hiroyuki Isobe)教授课题组在专业杂志PNAS上在线发表了题为 A minimal cage of a diamond twin with chirality」的科技论文,该研究合成了只存在于理论种的钻石双胞胎物质,并将其命名为古希腊神话中斯巴达王后产下的孪生兄弟中的弟弟-Pollux

https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2120160119

01研究亮点

  1. “钻石双胞胎(Pollux)”是通过化学合成引入的。 Pollux是一种新物质,具有与金刚石一样的“完美对称性”和“强各向异性”,也具有独特的“手性”,但迄今为止它一直是一种理论和想象的物质。
  2. 这项研究首次合成“Pollux 的最小笼形单元”。
  3. 化学合成揭示了Pollux特有的“手性”特征。

02研究概要

【背景】

钻石的结构之美吸引了许多科学家的关注。例如,金刚石的最小笼形单元被称为金刚烷,它在1905/1924年被理论预测,1933年从原油中分离出来,1941年首次实现化学合成,1957年建立了简单的质量合成方法。金刚石结构的美直到最近才在数学上被阐明,并提出三维空间是一种充满碳原子的材料,使其具有“完美对称”和“强各向同性”的增加。从阐明这种“完全对称”和“强各向同性”的数学方法来看,除了金刚石之外,还有一种具有“完全对称”和“强各向同性”的碳质物质,它被称为“钻石双胞胎”(在2008年被提出)。事实上,这种梦幻新物质“钻石双胞胎”的独特网络结构由来已久,自1932年首次提出以来,经常成为理论研究的主题,并被赋予各种名称。它获得广泛关注的原因之一是存在钻石中没有的独特“手性”。

【结果与讨论】

然而,直到现在,由碳制成的钻石的孪生兄弟都是理论和想象的物质,它们独特的网络结构从未作为可拾取的真实物质存在。本文中,研究人员成功地化学合成了这个钻石孪生兄弟的最小笼单元(图1)。研究小组将钻石双胞胎物质和其最小笼形单元分别命名为polluxpolluxene。在这项研究中,研究人员构思了一种新设计,其中苯环放置在笼形结构的 14 个顶点处。课题组通过连接顶端14个苯环和15CC键,成功化学合成了polluxene(图3)。在该合成中,利用了称为芳香族偶联反应的三种反应,但通过利用来自日本的偶联反应,实现了一种简单有效的合成方法。在这项研究中,他们还成功解开了pollux-polluxene “手性的秘密。课题组分别综合了polluxene无手性事物有手性事物,并进一步进行了理论和数学分析。结果发现pollux-polluxene的结构具有非常复杂的特征异构,可能的最小笼形单元结构多达5600种。然后,设计了一种固定手性的方法,化学合成了两种具有镜像关系的手性物质,并成功地将每种手性物质分离。这次,通过化学合成实现了虚构物质Pollux”“Polluxene,有望为未来纳米碳材料的发展做出贡献。特别是,作为手性材料,由于存在复杂的立体异构体和手性,因此预计会受到更多关注。

本研究由东京大学完成;第一作者为Toshiya M. Fukunaga,通讯作者为磯部寛之HiroyukiIsobe)教授。本文受到日本文部省JSPS科研費经费支持。

 03作者介绍

磯部寛之(Hiroyuki Isobe),东京大学理学研究科教授。Isobe教授致力于纳米和有机机能材料的基础研究,是有机结构化学研究领域的知名学者。曾获2008年日本文部科学大臣奖,2016年日本化学会学术奖和2017年井上学术奖等重大奖项; 在Science Nature系例,PNASJACSAngwan. Chem.等国际知名科学杂志发表研究型论文140余篇。其研究成果被引用近7000次,其中单篇最高引用数达770余次,h指数为44 (2022/03/19/, Publons)

————————————–华丽分割线———————————-

关注化学空间,追踪前沿方向!

 

文章投稿和合作请联系微信 ylyl5200

 

 

Related post

  1. 南安普顿大学Stephen.M.Goldup教授课题组JACS:…
  2. 钯催化配体控制实现炔醇的羰基化反应合成α-亚甲基-β-内酯
  3. Green Chem.:电化学实现亚砜的还原
  4. JP研究最新进展4:JACS | 首次合成贵金属8元素合金
  5. JP研究最新进展11 | JPCB: ComplexRI-定量获…
  6. 史一安环氧化反应 (三)—官能团化的底物的环氧化反应
  7. 美国Washington大学G. Lalic教授课题组JACS:…
  8. 史一安环氧化反应 (五)—在合成中的应用

Comment

  1. No comments yet.

  1. No trackbacks yet.

You must be logged in to post a comment.

Pick UP!

微信

QQ

广告专区

PAGE TOP