大环芳烃是重要的一类合成主体分子，由于其易于制备与衍生化、特殊的结构以及在许多研究领域的潜在应用，因而受到了科学家们广泛的关注，成为当前大环与超分子化学研究领域的一个热点与重点课题。尤其是同时具有手性与光电性质的大环芳烃不仅引起了人们越来越大的兴趣，也是超分子化学家们追寻的目标之一。然而，这类具有特殊性质的大环芳烃设计与构建仍然是一个难点与挑战。

萘是一个具有荧光性质的分子，羟基或烷氧基取代的萘衍生物也是一种构建新型大环芳烃的优异构筑基块。然而，多反应位点可能导致基于萘结构基元成环反应的困难与复杂性。最近，中国科学院化学研究所陈传峰研究员课题组由方便易得的2,7-二甲氧基萘出发，通过其与多聚甲醛的“一锅煮”缩合反应，意外得到两种新型大环芳烃，其中所有2,7-二甲氧基萘基元通过亚甲基在1,6-位桥连，并且所有7-甲氧基位于一面（上沿、大口方向）而所有2-甲氧基位于另一面（下沿、小口方向）。由于该类大环芳烃分子具有类似于茶碟状结构特征，因而命名其为碟[n]芳烃（Saucer[n]arenes）。

通过商业化的2,7-二甲氧基萘与多聚甲醛在三氟乙酸或三氟化硼乙醚作用下室温反应2小时，能够以12.5%的分离产率得到碟[5]芳烃。向2,7-二甲氧基萘、多聚甲醛与三氟乙酸体系中加入模板分子1,1-二甲基哌啶盐，反应30分钟能够以13%的分离产率选择性地得到碟[4]芳烃。碟[4]芳烃与碟[5]芳烃都具有深的空腔结构，并且由于它们均含有萘结构基元，因而显示强的荧光性质，二氯甲烷溶液中的量子产率分别为19.6%和23.4%。

由于具有深的富电子空腔，因而碟芳烃对于一系列有机铵盐客体分子显示强的络合性质，能够在溶液中与固态下形成1:1主客体络合物，在氯仿中1:1主客体络合物的络合常数可高达10⁵ M^-1。利用碟[4]芳烃与碟[5]芳烃对客体分子1,1-二甲基哌啶盐(G6)络合强度的显著差异（前者络合常数大于后者230多倍），还成功实现了模板法碟[4]芳烃的选择性合成。

进一步研究发现手性铵盐客体分子能够通过主客体作用抑制碟[n]芳烃中萘基元的旋转，从而于溶液中诱导动态外消旋碟[n]芳烃产生手性。因此，R或S构型G8在二氯甲烷中通过与碟[n]芳烃之间的选择性主客体作用，能够分别诱导动态外消旋碟[n]芳烃的优势S_ic或R_ic构型形成，由此导致手性主客体络合物体系不仅显示镜像CD信号，而且还表现出强的CPL性质。该结果也将为CPL有机超分子材料的构建提供一种新的途径。

总之，陈传峰研究员课题组以市售2,7-二甲氧基萘为原料，采用一锅法方便得到一类新型大环芳烃，命名为碟[n]芳烃(n=4,5)。该类大环芳烃不仅具有深的富电子空腔和强的荧光性质，而且能够与各种铵盐形成稳定的1:1络合物。尤其是手性铵盐可以于溶液中诱导动态外消旋的固有手性碟[n]芳烃，导致主客体络合物显示出强的CPL性质。可以相信具有特殊光学与手性性质的碟[n]芳烃作为一类全新结构大环分子在超分子化学与材料化学中将具有广泛的应用前景。

论文信息：

Saucer[n]arenes: Synthesis, Structure, Complexation and Guest Induced Circularly Polarized Luminescence Property

Jing Li, He-Ye Zhou, Ying Han* and Chuan-Feng Chen*

课题组网站链接：

http://cchen.iccas.ac.cn/14

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202108209