勤慎论道 第八十四讲：刘志常研究员谈：“分子张力工程”

报告题目: 分子张力工程

报告人：刘志常

报告人单位：西湖大学理学院

时间：2023年3月15日，下午14:30-15:30

地点：仓前校区勤园17号楼210

邀请人：刘俊秋教授

报告人简介：

刘志常，西湖大学化学系研究员、博士生导师。2010年博士毕业于上海有机所。2010年至2018年在美国西北大学Fraser Stoddart教授（2016年诺贝尔化学奖得主）组从事博士后研究。发明的基于α-环糊精外层配位机理的黄金绿色提取新技术在黄金提炼、纯化和回收方面有着广阔的应用前景，荣获由英国化学工程师学会颁发的“北美洲化学工程项目创新与卓越贡献奖”和“可持续技术创新与卓越贡献高度推荐奖”。2018年9月全职回到西湖大学开展独立研究工作，主要研究方向为分子张力工程。入选浙江省高层次人才、浙江省“钱江人才计划”等。迄今发表论文71篇，累积被引3500余次；H-Index 34。IF>10的论文41篇，包括Nat. Synth. 1篇、J. Am. Chem. Soc. 24篇、Chem 2篇、Angew. Chem.7篇。申请专利12项，已获授权10项。主持国家自科基金面上项目2项和浙江省自然科学基金重点项目1项。担任中国化学会超分子化学专委会委员、浙江省化学会理事、Chin Chem Lett编委、SmartMat青年编委。

报告内容：

分子张力工程（Molecular-Strain Engineering, MSE）—利用几何尺寸不兼容所导致的结构受迫形变在分子内部施加张力，从而使分子本身产生精确可调的应变构型；这些应变构型有望在调控分子自身物理化学性质、超分子组装、操控化学反应进程和选择性等方面，表现出异于非应变构型的独特性能。分子张力工程解决的关键科学问题是探究张力对分子行为与性质的调控规律与机制。我们设计了一类独特的弓形张力大环-分子弓-来研究张力对分子行为和性质的调控。我将从三方面阐述我们的工作：（1）利用分子张力工程策略构筑多壁超结构；（2）通过调控分子内张力的大小来调控化学反应路径的选择性并机械捕获活性中间体；（3）利用张力调控金属离子配位构型从而调控其自旋交叉性质。以上研究表明我们可以利用分子张力工程策略实现利用常规手段难以实现的目标、构建结构新颖的功能材料，为我们进一步理解张力的调控机制提供了实验依据和理论基础。

代表性论文：

1.Wu, L.; Tang, M.; Jiang, L.; Chen, Y.; Bian, L.; Liu, J.; Wang, S.; Liang, Y.; Liu, Z.* Synthesis of contra-helical trefoil knots with mechanically tuneable spin-crossover properties. Nat. Synth. 2023, 2, 17–25.

2. Wang, S.; Tang, M.; Wu, L.; Bian, L.; Jiang, L.; Liu, J.; Tang, Z.-B.; Liang, Y.; Liu, Z.* Linear nonalternant isomers of acenes fusing multiple azulene units. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202205658.

3. Tang, M.; Liang, Y.; Lu, X.; Miao, X.; Jiang, L.; Liu, J.; Bian, L.; Wang, S.; Wu, L.; Liu, Z.* Molecular-strain engineering of double-walled tetrahedra. Chem 2021, 7, 2160–2174.

4. Liu, Z.*; Frasconi, M.; Liu, W-G; Zhang, Y.; Dyar, S. M.; Shen, D.; Sarjeant, A. A.; Goddard, W. A., III; Wasielewski, M. R.; Stoddart, J. F.* Mixed-valence superstructure assembled from a mixed-valence host-guest complex. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 9387–9391.