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我們在開環葫蘆脲（M1）基礎上制備了一種蝴蝶烯修飾的開環葫蘆脲，并發現這種化合物在與其它分子進行結合的時候同時扮演了主體分子和客體分子的角色。我們課題組對這種類型的葫蘆脲進行了詳細研究并發現其在分子識別、**運輸、**增溶等方面具有傳統葫蘆脲不具備的性質。而經過蝴蝶烯修飾后，這種主體化合物不僅能識別一些傳統的客體分子，還可以與Blue Box和Fujita Square等大尺寸分子形成穩定的包合物。

圖1

**通過蒽和苯醌的D-A加成反應、芳構化反應得到化合物4，之后4與1,3-丙烷磺酸內酯反應得到了蝴蝶烯衍生物6（圖1b），最后，6與甘脲四聚物7反應得到了蝴蝶烯修飾的開環葫蘆脲1（圖1c）。我們很幸運地得到了化合物6和化合物1的晶體結構（圖1），從晶體結構上可以看出，兩個蝴蝶烯衍生物6可以通過有取代基修飾的苯環間的π-π堆積作用相互疊加（圖1，左）；而1的蝴蝶烯取代基上一個未取代的苯環會折疊伸入到空腔內部（圖1，右）。因此，相比于沒有修飾的開環葫蘆脲，1具有更低的對稱性及更小的空腔尺寸。

我們從1的堆積圖中發現三個開環葫蘆脲之間可以形成三聚物，因此想要了解它在溶液中是否具有相同的性質，然而稀釋實驗及DOSY試驗都表明：1在溶液中只會以單體的形式存在。之后，開展了新型主體分子的識別研究，通過選取葫蘆[6]脲、葫蘆[7]脲及葫蘆[8]脲的**客體分子，發現蝴蝶烯的修飾并沒有對開環葫蘆脲的識別性質產生較大影響，這些**的葫蘆脲客體分子與主體化合物之間仍然保持著較高的親和性（圖2下）。

圖2

我們還研究了1與傳統主體化合物Blue Box和Fujita Square之間的識別行為。通過核磁上反常的質子移動發現這些環狀的分子并不會被1完全包結，而是呈現出一種相互包結的現象：環狀分子的一個紫精單元進入到了開環葫蘆脲的空腔，而葫蘆脲上蝴蝶烯的苯環則處于環狀分子的內部。其中，Blue Box和Fujita Square之間又有一點不同，前者的兩個紫精單元的距離不夠容納兩個苯環，因此1兩端的蝴蝶烯結構只有一端可以進入到其內部（圖3a），而后者擁有更大的空腔，因此可以同時容納1的兩個蝴蝶烯結構（圖3b）。這種主體分子包結部分客體分子、客體分子包結部分主體分子的構型打破了傳統的主客體體系中主體包結客體的模式，這種相互包結的主客體體系可以進一步豐富超分子器件的功能，有利于構建更為復雜的分子器件。