本文主要内容是有关David A. Leigh教授的一篇发表在Nature上的工作–Building with a Programmable Molecular Robot。

（本人有机本行，斗胆写一篇有关超分子方向的评论，如有错误恳请各位大佬批评指正，在下不胜感激。）

Leigh教授的工作相信各位应该也不会陌生，组里方向众多，许多工作也都可圈可点，这次介绍的是使用一种可编程的分子机器一次性构筑两个手性中心，从而达到对一种分子及其对应异构体和非对映异构体的选择性合成，同时给我们一些有关分子机器设计以及手性中心构筑方法方面的启发。

在此之前，中山大学王娇炳教授也有一篇类似的工作发表在Science上，题目是Dynamic Control of Chiral Space in a Catalytic Asymmetric Reaction Using a Molecular Motor，这篇工作主要介绍了一种具有集成式催化功能的光热驱动的分子马达，在一个360度的定向旋转周期中，实现了对底物分子的不对称催化与选择性加成，从而达到控制产物手性的目的。

该分子马达可分为三个部分：A部分取代的DMAP相当于一个大位阻基团，吡啶环上的N还能与邻甲氧基硫酚的巯基产生电荷相互作用吸引邻甲氧基硫酚从而使底物与分子结合能力增强；B部分硫脲用来络合底物环己烯酮分子；中间的双键在受到光激发下改变构型从而充当旋转轴的角色。在反应进行的一个周期里，先通过一次光激发使分子转换成si面进攻的优势构型，然后再通过一次热激发使分子转换成re面进攻的优势构型，最后再通过一次光激发与一次热激发，实现该分子马达的一次周期性旋转，并使分子马达恢复原状，并释放目标产物分子。

王娇炳教授博后期间合成的分子马达通过传统的光热驱动控制旋转轴（碳碳双键）构型的转换，进而达到控制产物的一个手性中心的构型的这个设计思路使人眼前一亮。而就在2017年，Leigh教授小组通过“腙开关”控制的分子机器能够一锅同时实现两个手性中心的构筑的工作更是让人叹为观止。

显而易见，Leigh教授在Ivan Aprahamian报道的腙开关的基础上进行了一次改良：在分子开关的arm上设置了柔性的烷基链，并在底部左右两端设置了两个手性相反的大位阻固定基团，反应发生时将α，β-不饱和醛的羰基巧妙地固定在脯氨醇硅醚所形成的大位阻手型环境中从而控制产物的手性。

在此基础上，我们可以实现分子机器臂构型的精准控制，并通过不同顺序的4种线性组合，调节发生加成反应时分子的优势加成面，并分别使用亲核试剂硫醇R¹SH与亲电试剂R²对底物进行一次Michael 加成和一次双键的亲电加成反应，最后加入NaBH4和LiAlH4释放产物分子，从而实现对具有两个手性中心的分子的立体选择性构筑。

https://www.zhihu.com/video/993825738453352448

这类工作在手性分子机器的构建以及不对称催化等方面对广大从事超分子化学以及有机化学方向的科研工作者还是极具指导性意义的。一方面，新型功能分子机器的构筑，能够解决一些在常规条件下难以精确控制的反应；另一方面，随着现在不对称催化领域的蓬勃发展，越来越多的优秀工作也可以得到借鉴进而指导新型分子反应器的构建，这也同样是值得肯定的。但是现在的分子机器尚未能够“插手”更多更复杂的反应，在产物的立体选择性上也仍有较大的提升空间，新型且高效的分子机器的构建对广大科研工作者来说仍然是一项巨大的挑战。

参考文献：

Dynamic Control of Chiral Space in a Catalytic Asymmetric Reaction Using a Molecular MotorPhotochromic Hydrazone Switches with Extremely Long Thermal Half-LivesNanotechnology: A molecular assemblerhttp://www.catenane.net/pages/2017_molecular_assembler.htmlNature：携去年诺奖余威，分子机器“插手”有机合成领域- X-MOL资讯Stereodivergent synthesis with a programmable molecular machine

来源：知乎 www.zhihu.com

作者：爽爽爽爽

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