以碳和氮为键合原子的多齿螯合物是一类非常重要的配合物。例如，双齿的NC型螯合物、三齿的NCN型、CNC/CCN型螯合物等均表现出多重功能，并在诸多领域得到广泛的应用。具有更高齿数平面构型NC螯合物的实例相对较少，代表性的例子为四齿金属碳卟啉类化合物。这类螯合物以其独特的结构和丰富的物理化学性质引起广泛的关注，然而平面五齿、六齿的NC螯合物由于“拥挤”的几何构型导致合成困难，此前一直未见报道。
最近，厦门大学的张弘教授等从含三元环内金属卡宾结构的CCCC型碳龙配合物出发，借助经典的炔烃对金属卡宾的插入反应，成功地实现了CCCCN/NCCCN型平面五齿螯合物的合成。研究表明，三元环内金属卡宾的高反应活性及金属稠杂芳环的内在芳香性是这一系列转化得以实现的关键。这类高配位螯合物的直接转化也实现了一系列独特的反应类型，包括金属杂芳环单元在稠环体系的迁移反应、芳香骨架结构的转化、金属氮杂环芳香性的改变等。这一研究为高配位型螯合物的合成提供了新思路，并为平面五齿螯合物家族添加了新成员。值得注意的是，这些高配位型螯合物在可见光和近红外区域均有较好的吸收，表现出良好的光声成像、光热转换及声动力学性能。作为首例兼具这三类性能的金属有机化合物，有望发展为一类全新的诊疗一体化试剂。
这一成果发表在Nature Communications 上。该工作充分体现了多学科协同研究的优势：相关化合物的合成、表征及理论计算工作由周小茜博士完成；声动力学性能研究由厦门大学公共卫生学院的庞鑫博士及刘刚教授完成；光声成像研究由厦门大学公共卫生学院的聂立铭教授完成。卓庆德博士、博士生卓凯玥、陈志昕参与部分实验工作。厦门大学的夏海平教授、香港科技大学的林振阳教授和南京大学的朱从青教授对研究工作给予了大力支持。该研究工作得到国家自然科学基金委、香港研究资助局、福建省科学基金、厦门大学校长基金的资助。
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Successive modification of polydentate complexes gives access to planar carbon- and nitrogen-based ligands
Xiaoxi Zhou, Xin Pang, Liming Nie, Congqing Zhu, Kaiyue Zhuo, Qingde Zhuo, Zhixin Chen, Gang Liu, Hong Zhang, Zhenyang Lin and Haiping Xia
Nat. Commun., 2019, 10, 1488, DOI: 10.1038/s41467-019-09367-8
导师介绍
张弘
https://www.x-mol.com/university/faculty/14137
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