剛性四陽離子環(huán)番——Cyclobis(paraquat-p-phenylene)（CBPQT⁴⁺），它是通過兩個對二甲苯連接體連接兩個缺π電子聯(lián)吡啶（BIPY²⁺）單元組成，質(zhì)心間距為6.8?。它具有良好的空腔，能夠封裝富π電子客體，因而可將CBPQT⁴⁺作為構(gòu)建機械互鎖分子（MIMs）的構(gòu)筑基元。此外，葫蘆脲（CB[n]）具有缺電子羰基端和疏水性空腔，對CBPQT⁴⁺有很強的結(jié)合親和力。CB[8]的入口直徑為9.9?，它可以在其空腔中（i）同時結(jié)合吸電子和給電子客體，或（ii）容納兩個相同的客體（如萘、芳基吡啶和其他客體），從而產(chǎn)生緊密的π-π堆積。

基于以上研究背景，我們設計并合成了一系列擴展的陽離子環(huán)番用于調(diào)節(jié)CBPQT⁴⁺中的空腔大小。通過方案1發(fā)現(xiàn)，當在擴展的CBPQT⁴⁺中連接OPV²⁺單元時得到OPVEBox⁴⁺，CB[8]易結(jié)合到該環(huán)番的外部，形成了二元和三元ring-in-ring(s)絡合物。1H NMR譜和ESI-MS證實（圖2和3），二元和三元ring-in-ring(s)絡合物中，OPVEBox⁴⁺和CB[8]之間的化學計量比分別是1:1和1:2。其形成的驅(qū)動力主要是疏水作用和離子-偶極相互作用。

OPVEBox⁴⁺的表征

由單晶X射線衍射可知（圖1），OPVEBox⁴⁺的固態(tài)結(jié)構(gòu)呈盒狀幾何構(gòu)型，平均尺寸為18.7×7.6?。兩個OPV²⁺的質(zhì)心間距（7.6?）大于BPQT⁴⁺（6.8?）。OPV²⁺單元中兩個氮原子之間的距離為15.9?，該值是CB[8]寬度（6.1?）的兩倍以上。OPVEBox·4Cl的固態(tài)超結(jié)構(gòu)顯示它在單斜空間群P2₁/c中結(jié)晶，每個OPVEBox⁴⁺與16個Cl^-相互作用，[C-H···Cl]氫鍵距離為2.6~2.9?。因此，OPVEBox⁴⁺和Cl^-采用交替排列構(gòu)成了固態(tài)超結(jié)構(gòu)。

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