化学家专访

「Spotlight Research」碳硼烷嵌入项链型发光大环分子

作者:石油醚

本期热点研究,我们邀请到了本文第一通讯作者,来自南京农业大学理学院的李翔副教授为我们分享。

2022年10月06日, Angew. Chem. Int. Ed.在线发表了来自南京农业大学理学院李翔副教授课题组的题为「Boron-Cluster Embedded Necklace-Shaped Nanohoops」的研究论文。该文中,他们首次合成了碳硼烷嵌入的项链型CPPs纳米分子大环,由于碳硼烷分子独特的脱硼化反应,简单易得的制备了少见的离子型的CPP化合物,nido-car功能化的这类CPPs化合物具有高效溶液荧光发射性质,其溶液量子效率达到了90%,且具有高的固态量子效率(87.3%),为进一步实现CPPs类化合物的生物成像应用提供了新的选择。

Boron-Cluster Embedded Necklace-Shaped Nanohoops.

Miao Zhu, Qin Zhou, He Cheng, Ye Sha*, Vladimir I. Bregadze, Hong Yan*, Zhe Sun* and Xiang Li*

Angew. Chem. Int. Ed. 2022, DOI: 10.1002/anie.202213470.

 

Q1. 请对“Boron-Cluster Embedded Necklace-Shaped Nanohoops.一个简单介绍

环对苯撑 (Cycloparaphenylenes,CPPs) 是一类由多个苯环通过对位首尾依次相接形成的具有环形共轭体系的化合物。2008年,Jasti和Bertozzi课题组首次报道了[9]、[12]和[18]CPPs的合成,取得了该领域的突破性进展。随后,CPPs的研究成为了材料科学领域和化学领域的重要热点。CPPs作为一类结构独特的有机分子在材料科学等领域有着潜在的应用。目前环对苯撑分子完全是依靠π芳香单元,如何进一步利用CPPs的独特结构性质,设计开发出耦合其他功能性基团的CPPs结构,是拓展CPPs化学和功能应用的新方向。同时该类CPPs分子是疏水性的,如何设计合成水溶性的CPPs化合物,进而实现新的材料应用,拓展其在生物成像领域的应用实例,是当前CPPs化学发展的一个新的挑战和难题。我们首次合成了碳硼烷嵌入的项链型CPPs纳米分子大环,由于碳硼烷分子独特的脱硼化反应,简单易得的制备了少见的离子型的CPP化合物。

Q2.有关本工作在研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢?

从课题的设想,实现,以及成文。中间有很多的走走停停,以及缝缝补补, 挺过去了,也就不值一提。首先遇到的第一个困难,就是摸索合成路径,中间有一步,要先合成炔烃嵌入的CPPs环前体原料,我们摸索了很多条件,试了很多文献,结果发现均不理想。后来,采取把炔烃分子给断开,通过逐步偶联的方式,高产率的得到了我们需要的前体原料。

Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢?

由于目标分子的结构独特性,摸索合成路线,这个会比较辛苦,尤其是最后的炔烃插入反应,形成碳硼烷分子,产率不是很高,需要大量的积累原料和产物,让我花费了较长时间。

Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢?

邻碳硼烷是一类具有特殊电子效应、大体积位阻的,三维σ-芳香性笼状原子基团,其本身有较好的化学和热稳定性。基于这些优点,碳硼烷在诸多领域,如有机材料化学,金属有机化学,药物化学以及硼中子捕获疗法等受到了极大的研究关注。碳硼烷分子的独特性质优势,给予了我们科学研究极大的灵感,后续会继续在独特的分子结构设计合成以及生物成像应用研究等方向,挥洒青春热血!

Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗?

化学是一种实验科学,在探索的过程中会遇到困难,不怕辛苦,不轻言放弃,终归会有好的收获!用自己的坚持不懈的努力,来展示化学艺术的魅力。

作者教育背景简介

教育背景:

2008-2012, 内蒙古大学, 本科;

2012-2017, 南京大学配位化学国家重点实验室, 硕博连读,获理学博士学位;

2017-2019, 新加坡国立大学理学院化学系,博士后研究员;

2019.—      南京农业大学理学院化学系 副教授,硕士生导师;

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个人主页: https://www.x-mol.com/groups/li_xiang1990

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