近日，东南大学智能材料研究院院长、首席科学家、化学化工学院李全院士团队在开发机械互锁分子的高效光化学模板合成方面取得重要进展。相关成果以“葫芦[8]脲介导的超分子异质二聚和光诱导的异质[2+2]环加成反应生成意料之外的[2]轮烷”（Cucurbit[8]uril Mediated Supramolecular Heterodimerisation and Photoinduced [2+2] Heterocycloaddition to Generate Unexpected [2]Rotaxanes）为题发表在国际权威学术期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上，并被选为Hot Paper和封面。东南大学青年教师张曙博士为第一作者，东南大学李全院士、杨洪教授和陈旭漫副教授为共同通讯作者。
2016年，瑞典皇家科学院授予让-皮埃尔·索维奇（Jean-Pierre Sauvage）、弗雷泽·斯托达特（Fraser Stoddart）和伯纳德·费林加（Bernard L. Feringa）这三位科学家诺贝尔化学奖，以表彰他们在分子机器设计和合成方面的贡献。机械互锁分子如轮烷和索烃，展示了在分子尺度上控制机械运动的可能性，是分子机器的设计和开发的重要基础。然而机械互锁分子的合成具有较大的难度，因此开发简单、高效的机械互锁分子合成模板具有重要的科学意义。
光化学反应是一种利用光能激发分子参与化学反应的方法，相比传统化学反应，具有高效、节能、环保等优势。但是利用光来合成机械互锁分子的例子极为稀少。一直以来，李全院士团队聚焦于分子开关等光致异构化反应的研究。在大量的前期研究基础上（如Nature2016, 531, 352-356; J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 8078-8082; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 27158-27163; Chem. Rev. 2022, 122, 4887-4926; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202402349），对一种新型异质二聚超分子体系进行光致异构化反应的研究，成功实现首例CB[8]介导的异质[2+2]环加成反应。有趣的是，在经过[2+2]环加成反应后，仍有一个CB[8]停留在[2+2]环加成反应产物上。经过实验测试和理论计算，发现该体系竟然转化为了一种机械互锁的[2]轮烷，而不是常见的伪轮烷。通过对客体底物以及反应条件的筛选和测试，成功的开发出了一种全新的光化学模板用于合成[2]轮烷，大大丰富了机械互锁分子的合成路径。同时，该反应为一锅法且在室温下仅需30分钟，有望为机械互锁分子的高通量合成带来新的启发。
本研究工作得到了江苏省双创团队、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等项目的资助。
论文链接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202410130
（审核：何雷）
