硼基分子镊子的距离驱动主客体识别及其在催化中的应用研究

　　本研究针对双硼酸分子B???B距离调控难题，设计合成两种高路易斯酸性的有机双硼化合物3a/3b，通过晶体学和DFT计算证实其分子镊子特性，系统揭示了B???B距离与含氮客体选择性识别的"mix-and-match"规律，并在氢化脱氟和脱芳构化反应中展现出优异催化性能，为智能硼基催化剂设计提供了新思路。

　　

在分子识别与催化领域，双齿路易斯酸因其独特的电子结构和空间构型备受关注。传统双硼化合物受限于固定的B???B距离，难以实现多尺寸客体的选择性识别，且中等路易斯酸性制约了催化应用。如何通过精确调控分子结构参数，同时拓展客体识别范围并增强催化效率，成为该领域亟待解决的关键科学问题。

针对这一挑战，研究人员设计开发了基于1,8-二乙炔基蒽和呫吨骨架的新型双硼化合物3a/3b。通过单晶X射线衍射证实，这两个化合物分别具有4.64?和4.30?的B???B距离差异。密度泛函理论（DFT）计算显示，其最低未占据分子轨道（LUMO）和LUMO+1轨道与硼的2p轨道直接相关，静电势（ESP）图谱也验证了硼中心的路易斯酸性特征。线性同步转移（LST）计算进一步揭示，3a/3b可在3.0-6.0?范围内灵活调节B???B距离，为后续主客体识别研究奠定基础。

在"2. Results and discussions"部分，研究取得系列重要发现：

"Guest binding abilities"研究表明，3a与吡嗪形成1:1大环配合物4a，B???B距离扩展至5.93?；而3b则形成聚合物4b，证实了距离依赖的识别模式。通过吡啶、嘧啶、肼和叠氮化物等系列含氮客体的结合实验，建立了"mix-and-match"识别规则——蒽桥连的3a偏好N,N'远距客体（如吡嗪），而呫吨骨架的3b倾向结合近距氮中心（如嘧啶/肼/叠氮化物）。竞争实验证实乙二胺凭借其sp³
杂化氮原子的强碱性成为最优结合客体。

"Catalytic performance"部分显示，3a/3b在1-氟金刚烷氢化脱氟反应中均实现定量转化，在3-苯基吡啶的脱芳构化反应中获得>90%产率。特别值得注意的是，在吡嗪氢化硅烷化反应中，3b（57%产率）显著优于3a（痕量活性），这归因于3b的寡聚结合模式有利于可逆解离和催化转化，凸显了B???B距离对催化活性的调控作用。

该研究发表于《Green Synthesis and Catalysis》，通过合成表征两种高路易斯酸性双硼化合物，系统阐明了B???B距离与主客体识别的构效关系，建立了"距离驱动"的分子识别新范式。在催化应用方面，不仅拓展了双硼化合物在氢化脱氟和脱芳构化反应中的应用边界，更揭示了分子内硼中心距离对催化性能的精细调控机制。这些发现为设计开发智能响应型硼基催化剂提供了重要理论依据和实践指导，对推动主客体化学和绿色催化领域发展具有显著科学价值。

关键技术方法包括：1）通过炔基化/硼化反应构建差异B???B距离的双硼化合物；2）单晶X射线衍射解析分子结构；3）DFT计算和LST扫描研究电子结构与能量变化；4）核磁共振监测主客体竞争结合；5）催化反应效率评价体系。