Angew. Chem. ：基于开孔富勒烯的LiF和[BeLi]+分子陷阱的合成

开笼富勒烯做为一种独特的笼状分子容器在超分子化学和合成化学领域受到广泛关注。与苯等平面芳香族体系中的对称p轨道不同，富勒烯笼上球形p体系的弯曲性质导致了不对称的p轨道，并且外部的电子密度比内部的电子密度更大，从而使电子斥力最小化。因此，富勒烯的中心具有正电性，它可以作为路易斯酸与各种富电子原子或分子相互作用，作为这些化合物的分子容器。正因如此，由于富勒烯空腔内的正电性与金属阳离子相排斥，在富勒烯笼中包裹离子化合物是极具挑战性的，也是一个研究金属离子特殊配位和相互作用模式有吸引力的目标。

近日，北京大学的甘良兵教授团队，设计了一种新型的开孔富勒烯，通过构建一个朝向碳笼内部的配位基团，成功将LiF和[BeLi]⁺ 引入富勒烯碳笼内部，并通过单晶结构确认了锂和铍在笼内均表现出罕见的二配位模式。

作者所合成的新型富勒烯具有独特的朝向空腔内部的羟基，增加了碳笼内部的电子密度，使LiF和[BeLi]⁺可以通过配位从而包裹在碳笼内部，并得到了它们的单晶结果，确认了锂和铍的配位模式。

如前所述，富勒烯空腔的中心是带有正电性的。通过化合物6的静电势图表明，其腔体中心具有高达24.76 kcal/mol的正电势，而指向富勒烯碳笼内部羟基周围的区域几乎变成中性，使金属阳离子可以没有任何排斥的引入其中，进一步阐释了LiF和[BeLi]⁺通过与羟基配位从而被化合物6捕获的行为。

上述工作首次实现了将金属离子化合物内包在开孔富勒烯中，为进一步研究金属离子特殊配位和相互作用模式提供了研究基础和方案。

论文信息

Open-Cage Fullerene as a Selective Molecular Trap for LiF/[BeF]⁺

Rui Gao, Zhen Liu, Zeyu Liu, Dr. Tongling Liang, Dr. Jie Su, Prof. Dr. Liangbing Gan

该工作得到北京分子科学国家研究中心创新项目和国家自然科学基金等资助。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202300151