具有迷人空間結構的莫比烏斯環（Mobius strip）不僅在數學拓撲領域有著重要地位，在分子層面中具有莫比烏斯構象的共軛體系也有著獨特的分子性質，例如與傳統休克爾4n+2規則互補的芳香性質，因此在分子合成和芳香性理論的基礎研究領域具有重要意義。因莫比烏斯構象的共軛分子通常處于亞穩態結構，此類分子的合成與表征長期以來是合成化學中的難點，而基于莫比烏斯共軛的分子構建更復雜的超分子復合體則更具挑戰。
近日，中科院理化所超分子光化學研究團隊與廈門大學的科研人員合作，利用銅模板法高效合成對苯撐全共軛索烴，并通過單晶X-射線衍射揭示固態下的該索烴化合物是由兩個穩定莫比烏斯構象的共軛碳環構成。理論計算結果顯示構成索烴的共軛碳環之間存在高達每摩爾84千卡的分子內非共價π-π相互作用，是穩定分子固態下莫比烏斯構象的關鍵，進而通過理論模型確認了該碳環π體系的共軛性和芳香性。
基于莫比烏斯共軛的分子構建更復雜的超分子復合體
這項工作表明合成化學與理論化學的結合對于探索具有復雜且新穎結構的分子具有重要意義。尤其是合成頗具挑戰的對苯撐全共軛索烴不僅可作為互鎖超分子結構的組成單元，同時也可作為一類新型莫比烏斯共軛的分子，為分子設計以及探索芳香性和成鍵規律提供了新思路。
相關研究成果以An isolable catenane consisting of two Mobius conjugated nanohoops 為題，在線發表于《自然-通訊》上（Nature Communications 2018, 9, 3037）。中科院理化所叢歡研究員是該論文的通訊作者并主導研究工作；廈門大學朱軍教授作為共同通訊作者負責理論計算的研究；中科院理化所研究生范洋洋、廈門大學研究生陳丹丹、中科院理化所博士后黃澤傲是該論文的共同第一作者。相關工作得到了中科院戰略性先導科技專項、國家重點研發計劃、國家自然科學基金委、中組部和中國博士后科學基金的大力支持。
