Cyanostar[1]、是由tert-butylbenzene与acrylonitrile为构成单元组成的环状分子(图1)。
Cyanostar是2013年由印第安纳大学的Amar H. Flood等人合成的。该分子是现有的大环分子中，比较简单的并且能够大量合成的分子 (7 Step, 8.9 g, 52% total yield、参照下文合成路线)。环内孔是一个大小在4.5 (单体)−5.2 (堆叠二聚体) Å左右的缺电子空间。也就是说，可以捕捉一些富电子的化合物或者阴离子。因此作者也利用该性质，拓展到超分子合成领域中。
图1. cyanostar的结构与轴手性
构造
该化合物是tert-butylbenzene的3,5位、与acrylonitrile的2,3位、交互缩合形成的骨架为一个结构单元，最终由5个这样的单元形成的星型环状分子。同时由于分子上含有CN取代基，因此最终命名为Cyanostar。
该化合物是具有轴手性的化合物，如上图所示根据缩合与环的卷绕方向分为P体与M体。
在该化合物的结晶中，呈现出一对堆叠构造（堆叠二聚体）。P体与M体、以1:1存在。但是，由于是堆叠结构，所以堆叠二聚体呈现出P–M、M–P、P–P、M–M的复杂二聚体结构、而他们的存在率不是完全等价的。（已经通过Whole-Molecule Disorder解析阐明，具体请阅读原论文。）
环内孔是一个大小在4.5 (单体)−5.2 (堆叠二聚体) Å左右的缺电子空间。大小与α-环糊精类似。
具体的合成法
5-tert-butyl-isophthalicacid为原料出发，首先进行还原得到双醇结构，其中一个羟基被溴代，然后氰基化。剩下的羟基在PCC下氧化生成醛基，得到单体 (图2)。单体在碳酸铯存在下进行Knoevenagel缩合得到Cyanostar。
总共7步，每一步都是比较简单的反应，总收率高达52%，最大一次得到8.9g的产物。是环状分子中比较少见的高产率合成手法。
最后一步环化高产率的理由是，Cs+离子周围聚集了缺电子的单体，有利于缩合反应的进行。（Template reaction）
图2. cyanostar的合成手法
性质
环内孔电子密度低。同时向环内朝向的氢原子，具有很强的氢键结合能。这是由于外围的CN取代基的西电子效应所致。而实际上NMR上来看，环内孔的氢也出现在低场。并且该推测也通过对Cyanostar的构成单位的DFT计算与静电potential计算结果所支持。
图3. cyanostar与anion形成配合物: (a) 模式图、(b) anion的大小与关联常数的关系 (引用于论文[1])
开发者Flood也讨论了Cyanostar与各种anion之间的相互作用。他通过把Cyanostar与anion以1：1或者2：1形成配合物的方法得到1：1的配合物的关联常数为Ka = 108-1012。与环内孔大小最为合适的为PF6−，两者之间相互作用最强。也就是说Cyanostar与5Å左右大小的anion最容易发生相互作用。
参考文献
- Lee, A.; Chen, C. H.; Flood. A. H. Nature Chem. 2013, 5, 704-710, DOI:10.1038/nchem.166.
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