鑭系功能配合物在熒光探針、造影劑、磁性、超導材料等領域展現了良好的應用前景。目前絕大部分超分子自組裝體系使用過渡金屬離子作為導向基元，稀土離子的運用卻相對稀少，主要是因為鑭系金屬離子的配位數和配位構型都復雜多變并且很難控制，從而給具有特定分子組成和幾何構型的鑭系功能配合物的溶液可控自組裝帶來極大的挑戰。雖然大量的單核或者雙核鑭系金屬配合物已經被廣泛報道，而三維的籠型稀土組裝體系的例子并不多。目前有少數課題組在鑭系元素有機金屬籠型超分子的溶液自組裝方面進行了探索，但是對這類體系的立體選擇性控制合成方面卻一直無人問津。
在中組部“青年千人計劃”項目、國家自然科學基金委項目等支持下，中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室孫慶福課題組在鑭系金屬手性超分子“納米容器”配位自組裝研究領域取得突破。該課題組在手性籠狀超分子的自組裝合成及其立體選擇性催化方面的研究基礎上，提出了通過在自組裝模塊外圍引入手性誘導基團的方法來選擇性構筑具有單一超分子手性的鑭系有機金屬籠狀化合物的設計思路：即通過配體間的機械耦合協同效應來誘導產生特定立體構型的鑭系金屬超分子籠狀組裝體，報道了首例通過立體選擇性控制的配位自組裝來定向合成手性鑭系元素銪的四面體籠型超分子，探討其獨特的自分類現象。通過將配體抽象成四面體的棱或面這兩種不同的拓撲構筑方案，分別定量制備了兩對四種不同立體構型的四面體籠Eu4L6和Eu4L4。所有手性組裝體的定量合成過程都通過核磁及高分辨率質譜進行了表征，同時它們的絕對構型通過圓二色譜法、手性拆分以及X-射線單晶衍射等手段得到了證實。另外，利用外消旋混合配體的自組裝實驗，還首次觀察到了Eu4L6和Eu4L4兩種不同的超分子籠具有不同的手性自分類現象，側面證實了兩種拓撲結構的四面體超分子籠狀化合物本身在機械耦合協同效應方面存在著顯著的差異，該結果為新型手性熒光鑭系功能配合物在手性識別及催化等應用方面提供了可能，相關后續研究正在進行中。上述研究工作發表于《美國化學會志》(DOI: 10.1021/jacs.5b03972)。
鑭系金屬手性籠狀超分子的配位自組裝與自分類的示意圖
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