背景介绍
蒽基单元因大共轭π体系与独特光物理、化学特性，成为构筑功能大环化合物的核心基元，含蒽大环化合物的合成与功能研究已成超分子化学领域研究热点。传统合成法不断优化，过渡金属催化、大环转化等新策略实现了其高效制备，还能精准调控空腔结构与手性特征，赋予其强分子识别、近红外吸收等优异性能。这类化合物在分子传感、光热转换、手性发光、生物医药及分离工程等领域展现出广阔应用潜力，深入探究其合成规律与功能机制，对推动超分子材料的创新开发和实际应用具有重要科学价值与工程意义。
文章亮点
1.综述了最近十年含蒽大环化合物的合成方法及其在分子识别和超分子催化中的最新研究进展；
2.以蒽为“砌块”，深入挖掘蒽在大环结构中所扮演的不可替代的角色，重点强调蒽在大环动态化学中的独特性，及其刚性平面在稳定特定主客体复合物中的关键作用；
3.为今后此类大环化合物的合成及应用提供参考。
内容介绍
1 有机含蒽大环化合物
由有机官能团(酰胺键、醚氧键、脲键、硫脲键、席夫碱、炔键等)与蒽分子连接而成的大环化合物，其结构中不仅含有蒽分子较大的疏水刚性平面和较强的荧光特性，而且还具有有机官能团的性能。与其它的超分子主体相比，有机含蒽大环化合物可以为主体提供额外的分子间大π键，以增强其分子识别以及自组装等方面的特性[17,18]。
Smith等[19,20]一直从事含蒽大环化合物的特性研究。报道了此类由酰胺键大环化合物与方酸衍生物构建的轮烷，在红光照射条件下可以吸收空气中的氧气分子并形成新的内过氧化物的轮烷结构 (图1) [16]。
此外，Toyota通过Suzuki-Miyaura耦合和Yamamoto耦合两个耦合反应，合成了由Ant单元和Trip单元组成的3个大环笼(化合物14、15、16)。通过1HNMR和荧光光谱证实，这些笼子与富勒烯客体形成物质的量之比为1:1的包合物。由于非共价相互作用的增加，笼对C70客体相对于C60客体和功能化C60具有较高的亲和力(图9)[33-36] 。
Du等[45]研究了一系列由芳香环构建的大环化合物的纳米管的光电性能。2020年，该小组以2,6-二氨基蒽醌为反应原料，经过多步反应选择性的合成了成对的含蒽手性大环化合物25a、25b，它们都具有较强的荧光吸收和较大的光致发光红移现象(图17)。
2 金属-有机含蒽大环化合物
Shionoya小组在含金属-蒽大环化合物的合成及其识别性能方面有独特的研究。2014年，该小组报道了一种构建的基于双核金属银-蒽大环化合物[51]。该大环含有4个蒽分子结构单元，由2个邻二氮杂菲分子连接。2个银原子处于大环29的空腔内部，与空腔内部的N原子鳌合形成稳定的结构30。实验研究发现，即使在浓度为30 μmol/L的氘代氯仿溶剂中，二聚对二甲苯、二茂铁等客体分子可以很好的进入大环主体分子30的内部，在Ag−π 的相互作用下主客体间依然有较好的识别行为(图 20)。不仅如此，该小组还研究了金属-有机含蒽大环主体30与具有平面结构的蒽分子，非平面结构的三叠烯分子的识别性能[52, 53]。
3 结论与展望
尽管含蒽大环化合物的研究取得了显著进展，但仍面临一些挑战，未来发展方向：目前合成的含蒽的大环化合物结构复杂，合成步骤繁琐，产率偏低，且溶解性较差，如何高效构建水溶性的含蒽大环分子，通过改变有机合成路线提高产率以及增加溶解性将是此类大环化合物在合成研究中的核心任务；同时，如何在一个大环体系中集成多种功能(如识别、响应、传输)，实现复杂的仿生功能和逻辑运算，是未来的重要方向；此外，需要更深入的理论计算和模拟来理解其构效关系，指导理性设计；目前大部分研究仍停留在实验室阶段，推动其在传感、生物成像、分子识别、能源转换等领域的实际应用是最终目标。
含蒽大环化合物因其结合了蒽的优异光物理性质和可调的大环空腔，已成为超分子化学和材料科学的前沿领域。通过精妙的分子设计，研究人员已经开发出多种合成策略，并探索了其在分子识别、刺激响应材料、光电器件和复杂组装体等方面的广泛应用。未来，随着合成方法的不断创新和对其性能的深入理解，含蒽大环化合物必将为创造新一代智能材料和器件提供更多可能。
通讯作者介绍
黄国保
个人简介
主要研究方向
1. 人工大环受体分子的合成及其在环境污染物的检测、药物传输领域的应用。
2. 有机合成新反应的发现、设计及其在药物合成中的应用。
3. 药物活性中间体的合成方法学研究。
近五年代表作
1. Zhang Zhang, Xiu-Jin Meng, Fei-Hu Cui, Hai-Tao Tang, Ying-Chun Wang,* Guo-Bao Huang*, Ying-Ming Pan*. Electrochemically Promoted Three-Component Reaction to N‑Sulfonyl Amidines. Org. Lett., 2024, 26, 193-197.
2. Shan Chen, Zhilin Chen, Qiong Hu, Yanshuang Meng, Yue Huang , Pingfang Tao, Liru Lu, Guobao Huang*. The Recognition Properties between Bis thiourea Tweezers and Neutral Molecules in Non polar Solvent. Chin. J. Org. Chem., 2024, 44, 277-281.
3. Xiuying Li, Pingfang Tao, Yongyu Cheng, Qiong Hu, Weijuan Huang, Yun Li, Zhihui Luo, Guobao Huang*. Recent Progress on the Electrochemical Difunctionalization of Alkenes/Alkynes. Chin. J. Org. Chem., 2022, 42, 4169-4201.
4. Tao Chen, Ning Sun, Yuan Zhao, Jie Gao, Guowen Hu, Xiaobing Han, Yayang Tian, Linfeng Chen, Guobao Huang*, Bing Li. Removal of La(III) by amino-phosphonic acid functionalized polystyrene microspheres prepared via electron beam irradiation. J. Saudi Chem. Soc., 2022, 26, 101564.
5. Zu-Yu Mo, Yu-Zhen Zhang, Guo-Bao Huang*, Xin-Yu Wang, Hai-Tao Tang*. Electrochemical sulfonylation of alkynes with sulfonyl hydrazides: A metal- and oxidant-free, protocol for the synthesis of alkynyl sulfones. Adv. Synth. Catal., 2020, 362, 2160-2167.
