尽管开发可在表面上起作用的合成分子机器系统的可取性已得到广泛认可,但迄今为止,唯一能做到这一点的电
化学可切换轮烷分子穿梭机的典型例子是基于 Stoddart 首创的四阳离子紫罗碱大环化合物。在这里,我们报告了一种 [2] 轮烷,它具有用于苄基酰胺大环的琥珀酰胺和
萘二
亚胺氢键站,可以在溶液和单层中穿梭和切换其净位置。
萘二
亚胺单元的三种氧化态可以在溶液中以电
化学方式获得,每一种对大环具有不同的结合亲和力,因此对应于分子穿梭中两个站之间的不同环分布。循环伏安法实验表明,这种转换既可逆又可循环,并且可以量化平移异构体比率(热力学)和穿梭动力学(动力学),以便在每个状态下进行相互转化。总的来说,
萘二
亚胺站的结合亲和力可以在三种状态下改变 6 个数量级。与以前的电
化学活性酰胺基分子穿梭不同,
萘二
亚胺单元的还原电位足够正 (-0.68 V),该过程与
金上自组装单层的操作兼容。将
吡啶单元纳入大环允许穿梭连接到
金上的酸终止自组装单层
烷烃硫醇。