吳凱

北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院，北京 100871

(a) DATP在Cu(111)上吸附的AFM概覽圖；(b) 圖(a)虛線框中單個(gè)DATP分子的AFM圖；(c) DATP與TPCA共組裝AFM概覽圖；(d) 圖(c)虛線框中分子組裝的放大圖；(e) DATP在Cu(111)上不對稱吸附引起選擇性氫鍵組裝的原理示意圖。

分子的精確選擇性活化對于合成復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)具有重要意義。然而用傳統(tǒng)的有機(jī)合成方法難以區(qū)分復(fù)雜分子中相似的部分，尤其是對于對稱分子中相同的基團(tuán)。表面合成是近年來興起的一種新的合成方法1。這一方法綜合利用了金屬單晶表面的催化、模板以及二維限域效應(yīng)等，合成出了大量濕法化學(xué)不易實(shí)現(xiàn)的精細(xì)分子結(jié)構(gòu)2-4。這些精細(xì)結(jié)構(gòu)的合成往往是多步反應(yīng)，并涉及到精確的區(qū)域選擇性官能團(tuán)活化和成斷鍵5,6。但是目前還沒有關(guān)于將對稱分子中等價(jià)官能團(tuán)異化和選擇性功能化的研究。近日，蘇州大學(xué)遲力峰教授與德國吉森大學(xué)André Schirmeisen教授和中國科學(xué)院物理研究所杜世萱研究員合作報(bào)道了一種對稱的 有 機(jī) 分 子 4,4’’-二 氨 基 對 三 聯(lián) 苯 (DATP)在Cu(111)表面的不對稱吸附，以及由此引起的該分子與2-三亞苯甲醛(TPCA)分子氫鍵組裝的單邊選擇性?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)對稱的DATP分子以長軸平行于基底[11-2]及其等價(jià)晶向吸附，在原子力顯微鏡(AFM)圖像中表現(xiàn)為單邊模糊的不對稱特征?；瘜W(xué)鍵分辨的AFM成像結(jié)合密度泛函理論(DFT)計(jì)算揭示了DATP分子與Cu(111)的晶格失配使得該分子兩端的氨基分別吸附于銅原子頂位和空心位。其中吸附于頂位的氨基相較于處于空心位的氨基離表面更近，因而更大程度上被活化，親和力增強(qiáng)，使其在針尖影響下呈現(xiàn)非穩(wěn)態(tài)特征，并優(yōu)先與TPCA結(jié)合。

基于DATP分子與Cu(111)表面的晶格失配所造成的分子不對稱吸附和單邊親和力增強(qiáng)，為對稱分子的不對稱化和選擇性組裝提供了一種廣泛適用的方案。更近一步，該研究為對稱分子的不對稱活化和反應(yīng)提出了一種可能的路徑。

相關(guān)研究成果近期已在Nature Communications上在線發(fā)表(doi: 10.1038/s41467-018-05719-y)7。