轮烷因其由机械互锁轴和大环组成的独特结构而备受关注。许多有机大环已被用于构建轮烷，包括冠醚、环双(百草枯-对苯基)、杯芳烃、柱芳烃、环糊精和葫芦脲。

科研人员实现铝分子环基轮烷及聚轮烷

利用具有特殊电子构型的无机金属离子对大环进行扩链和分子水平的精确操控，目前仅有一例以“轴-供体···环-受体”方式组装成聚合物轮烷，基于杂化大环的聚合物轮烷的可控分步制备仍是一个难题。

中国科学院福建物质结构研究所张建教授、方伟辉教授团队在《应用化学国际版》上发表的研究中，提出一种逆“环-供体···轴-受体”模式，利用Al 8分子环，通过定制的配位化学实现分子、复合物和聚合物的分步组装。

Al 8 大环分子内部呈管状空腔，内含一个亲水环 Al 8 (OH) 8和两个疏水端口。向内的 OH 基团使 Al 8大环分子具有独特的“环-H/轴-受体”结合模式，为包括阴离子、金属阳离子和有机配体在内的多种受体提供了丰富的相互作用位点。

研究人员在Al8大环内包裹了多种芳香族化合物，包括单点羧酸(HNA、HBA)和双点联吡啶(bpy)，这些芳香族客体的配位点均指向Al8 ( OH) 8平面，暗示可通过引入金属阳离子构建轴结构。

Ag +和 Na +因其线性配位几何结构而非常适合。因此，研究人员获得了一系列 [2]-轮烷，每个都有内部线性复合轴：Ag(bpy) 2 +、Ag(NA) 2 –、HAg(BA) 2和 Na(AQS) 2 –。

考虑到Ag(bpy) 2 +链中残留的未配位N位，科研人员开展了进一步的聚合化学研究，通过增加Ag +的含量，得到一维无限大聚轮烷，其中相邻的[2]-轮烷通过Ag +阳离子以Ag–N键紧密结合在一起，Al 8大环通过多重非共价作用串在[Agnbpyn] n+链上，形似北京著名小吃糖葫芦。

这些主客体复合物在非线性光学(NLO)测量中表现出典型的反向饱和吸收响应。定量评估表明，通过引入重金属阳离子、增加有机客体的共轭和促进聚合可以显著增强 NLO 响应。

值得注意的是，Ag(NA) 2嵌入的[2]-轮烷表现出最佳的非线性吸收系数和最低的限制阈值，优于一些已报道的有机分子、氧化石墨烯材料和传统的晶体化合物。

本研究展示了一种通用的组装策略，可实现轮烷和聚轮烷的构建。独特的“环-供体/轴-受体”模式打破了传统的固定结合模式，大大提高了轴受体的可调性。