1、光驅(qū)動(dòng)分子梭,分子梭作為分子機(jī)器的一種主要類型, 實(shí)際上是一個(gè)輪烷結(jié)構(gòu)體系, 由一個(gè)環(huán)狀分子和一個(gè)線型分子組成,線型分子貫穿環(huán)狀分子的內(nèi)腔,并且線型分子的兩端連有大的阻擋基團(tuán), 可以防止環(huán)狀分子脫離線型分子。,在外界特定刺激的作用下, 環(huán)狀分子可以在兩個(gè)阻擋基團(tuán)之間沿著線型分子做活塞式運(yùn)動(dòng)。 分子梭的輸入是通過以下反應(yīng)進(jìn)行的: (1) 能引起共價(jià)超分子結(jié)構(gòu)中雙鍵發(fā)生異構(gòu)化的反應(yīng); (2) 能引起形成或破壞分子間的作用鍵( 包括氫鍵)的酸堿中和反應(yīng)和氧化還原反應(yīng); ( 3) 能引起形成或破壞超分子體系中配位鍵的形成與斷裂的金屬 -配體反應(yīng)。,能使發(fā)生以上各種反應(yīng)來(lái)驅(qū)動(dòng)分子梭發(fā)生運(yùn)動(dòng)的能量輸入方式

2、有很多種,如化學(xué)驅(qū)動(dòng)(包括酸堿驅(qū)動(dòng)、 氫鍵作用和配位作用等) , 電化學(xué)驅(qū)動(dòng)和光化學(xué)驅(qū)動(dòng)等。由于操縱化學(xué)驅(qū)動(dòng)型分子梭運(yùn)動(dòng)會(huì)使體系中產(chǎn)生化學(xué)廢物,同時(shí)制備相應(yīng)分子器件時(shí)也會(huì)有很多麻煩, 研究者現(xiàn)在趨向于采用在分子梭工作過程中不產(chǎn)生任何副產(chǎn)物的電化學(xué)和光化學(xué)控制型分子梭。特別值得一提的是, 光控型分子梭用光作為輸入信號(hào), 具有很多優(yōu)點(diǎn)如: 光束容易控制,不產(chǎn)生廢棄物; 光束的截面積很小, 有利于縮小器件的體積; 響應(yīng)速度快。,典型的光驅(qū)動(dòng)分子梭體系中, 客體分子通常含有偶氮苯、乙烯雙鍵和二苯乙烯等單元, 用不同特定波長(zhǎng)的光照射使這些單元發(fā)生可逆的異構(gòu)化反應(yīng),從而來(lái)推動(dòng)被包結(jié)的主體大環(huán)分子發(fā)生可逆的

3、線形運(yùn)動(dòng)。該領(lǐng)域的研究已取得一些進(jìn)展, 如Anderson、田禾 等報(bào)道的基于環(huán)糊精和偶氮苯( 或二苯乙烯) 的分子梭體系。,光驅(qū)動(dòng)環(huán)糊精分子梭的定向合成,由于環(huán)糊精兩端都可以套進(jìn)單體桿狀物中, 一般情況下, 對(duì)環(huán)糊精主體、客體不管是從大口的方向, 還是從小口的方向進(jìn)入環(huán)糊精的腹腔, 這兩種的幾率相差不大。如果客體分子不對(duì)稱, 在合成時(shí)就會(huì)有兩種環(huán)糊精取向不同的異構(gòu)體。,兩種定向合成不對(duì)稱環(huán)糊精輪烷型分子梭的方法: 一是熱力學(xué)控制定向合成法。即通過一個(gè)含有萘酰亞胺-二苯乙烯的長(zhǎng)鏈中間體化合物與-環(huán)糊精進(jìn)行熱力學(xué)控制的包結(jié)反應(yīng), 首先形成一個(gè)構(gòu)型單一的類輪烷復(fù)合物, 隨后與另一含苯硼酸的阻擋基團(tuán)發(fā)生Suzuki 偶聯(lián)反應(yīng)生成了一個(gè)構(gòu)型單一的環(huán)糊精輪烷R1。,二是硼酸識(shí)別定向合成法： 由于硼酸基團(tuán)對(duì)環(huán)糊精大口端的二醇單元具有識(shí)別作用, 首先通過環(huán)糊精從大口端定向包結(jié)含有長(zhǎng)鏈的硼酸化合物來(lái)形成構(gòu)型單一的類輪烷復(fù)合物, 然后再與含碘苯的阻擋基團(tuán)中間體發(fā)生Suzuki 偶聯(lián)反應(yīng)生成了構(gòu)型單一的 輪烷分子梭R2。,兩個(gè)不同取向的光控環(huán)糊精輪烷型分子梭同分異構(gòu)體 首先分別對(duì)-環(huán)糊精兩端的不同種羥基( 小口端為伯羥基, 大口端為仲羥基) 進(jìn)行了修飾, 連接以偶氮苯單元, 得到了偶氮苯單元修飾的-環(huán)糊精衍生物。分