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原文链接：10.1038/s41467-024-54961-0
因其独特的动态平面手性，柱[n]芳烃，特别是柱[5]芳烃已成为圆偏振发光（CPL）发射器等多种应用的有希望的平台。然而，由于单元翻转和摆动，在溶液状态下实现柱[5]芳烃的优异的CPL性能仍然是一个巨大的挑战。
为了解决这一关键问题，华东师范大学王威团队成功开发了一种机械锁定方法，通过形成相应的[2]轮烷，将芘三基体柱[5]芳烃的不对称因子（glum）值提高至0.015。更重要的是，利用稳定锁定的共构象，这些所得的[2]轮烷在不同溶剂和宽浓度范围内保持优异的CPL性能，使其成为实际应用的有希望的候选者。根据这项概念验证研究，我们不仅成功地开发了一种用于合理设计具有所需CPL性能的手性发光材料的强大策略，而且还为构建智能手性材料提供了一个有前景的平台。相关研究成果发表于《Nature Communications》上。
图文解析
图 1 | 本作品的设计概念。与手性诱导和配置固定策略相比，通过机械锁定方法提高发色团功能化柱[5]芳烃的 CPL 性能的设计策略。
图 2 | 五(芘基)柱[5]芳烃和相应的[2]轮烷的合成。
图 3 | Py-[2]R-8C 的单晶 X 射线结构。Py-[2]R-8C 单晶 X 射线结构、芘单元分子内和分子间堆积的封端棒表示模型。a 单晶轴中的一对 Py-[2]R-8C 对映体（红色：pR-Py-[2]R8C；蓝色：pS-Py-[2]R-8C）；b 五氟苯酚（黄色）与芘 1 和 3（绿色）之间的分子内堆积；c 五氟苯酚（紫色）与芘 4 和 5（青色）之间的分子间堆积；d 来自两个具有不同平面手性的 [2] 轮烷分子的芘 2（粉色）之间的分子间堆积；e 两个具有不同平面手性的[2]轮烷分子中的芘 2（粉色）之间未对齐的 π–π 堆积。
图 4 | 五（芘基）柱[5]芳烃和[2]轮烷的手性光学性质。在 350 nm 激发下，CH2Cl2（0.01 mM，298 K）中的 Py-P5-Cy（a）、Py-[2]R-10C（b）和 Py[2]R-8C（c）的 CD/UV（左）、CPL/FL（中）和 glum 光谱。
图 5 | 通过浓度依赖性 FL 和 CPL 光谱研究机械锁定方法。a 卡通表示随着浓度的增加，[2]轮烷分子内和分子间芘准分子堆积的情况；在 350 nm 激发下，CH2Cl2（298 K）中 Py-[2]R-10C（b）和 Py-[2]R-8C（c）的浓度依赖性 FL 光谱（左）、glum 光谱（中）、浓度依赖性准分子/单体比和 glum 值（右）。
图 6 | 计算机模拟支持 [2] 轮烷的 CPL 性能。激发态下 Py-[2]R-10C（a，侧视图，突出显示芘准分子堆积；b，Py-[2]R-10C-TD-III 的顶视图，突出显示芘准分子堆积；c，Py-[2]R-10C-TD-III 的侧视图，突出显示轴组件）和 Py-[2]R-8C（d，侧视图，突出显示芘准分子堆积；e，Py-[2]R-8C-TD-III 的顶视图，突出显示芘准分子堆积；f，Py-[2]R-8C-TD-III 的侧视图，突出显示轴组件）的优化结构及其相应能量（使用 DFT 水平和 B3LYP/6-31 g 方法）。堆叠的芘被涂成绿色和橙色，轴部分被涂成红色。为清晰起见，大部分氢原子被省略。
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