分子籠因其有趣的拓撲結構和在主客體化學、分離、催化和組裝方面的廣泛應用一直受到人們**關注。配位、動態共價化學和非共價相互作用，由于它們的可逆和動態特性已經被廣泛用于制造**率的籠子。然而，一般來說，這些自分類籠具有結構穩定性較差和合成后修飾困難的限制。共價有機籠可以解決這兩個缺點，因此近年來備受關注。

這里，我們報道了由1，3，5-三（2，4-二甲氧基苯基）苯單體和多聚甲醛/異丁醛一鍋合成共價有機籠（Scheme 1）。三角形單體和多聚甲醛之間的縮合生成四聚體籠（[4]籠），產率為46%。而用異丁醛代替多聚甲醛，以52%的產率產生二聚體籠（[2]籠）。[2]籠在普通有機溶劑中表現出良好的溶解性，可定量轉化為過羥基化類似物，這是進一步修飾的重要中間體。值得注意的是，[2]籠可作為氣相色譜固定相，用于**分離苯/環己烷和甲苯/甲基環己烷，保留時間短且分離溫度低。

通過1H NMR難以分辨其具體結構，因此我們通過變溫（-20 - 100 ℃）核磁共振氫譜實驗進行了表征。結果發現，隨著溫度的升高，這些核磁共振峰變得清晰，表明產物很可能是一個四聚體籠。并且幸運的是，作者獲得了四聚體產物的單晶結構（Fig.1）。清楚地證明了四聚體物種是由四個單體構建的盒狀籠（[4]籠）。晶體結構也揭示了[4]籠的構象。每兩個單體通過亞甲基相互連接形成二聚體，然后一個二聚體連接另一個形成[4]籠。另外，表面靜電勢圖清楚地顯示了電負性空穴和正電性末端甲氧基（Fig.1e）。熱重分析顯示[4]籠的熱穩定性相對較好。然而，[4]籠在大多數有機溶劑（二氯甲烷、乙酸乙酯、四氫呋喃、丙酮、二甲基甲酰胺和二甲基亞砜）中的溶解度較差，在三氯乙烯中僅微溶，并且在室溫下，核磁共振氫譜的峰較模糊，因此妨礙了對其進一步的研究。

對此，我們用異丁醛代替多聚甲醛從而生成溶解性更好的產物。采用類似的方法，**獲得了二聚大環（[2]環）。但當延長反應時間時， [2]環的兩個未被占據的反應位點進一步與異丁醛反應，導致形成二聚籠（[2]籠），并且通過1H NMR，13C NMR以及HRMS對該結構進行表征得以確認。除此之外，通過X射線單晶衍射分析進一步驗證了三棱柱的結構（Fig.1c-d）。從單晶結構可以看出，每個籠通過其一個外部空腔封裝相鄰分子的甲氧基，并為另一個籠分子的封裝提供甲氧基，組裝成無限線性的上層結構，該上層結構進一步彼此對齊以形成晶體。多重C-H…O相互作用和C-H…π相互作用對該上層結構的形成起了主導作用。表面靜電勢圖顯示所有的空穴都是負電性的，末端甲氧基是正電性的（Fig.1f）。

緊接著，我們深入探究了溫度、溶劑、催化劑和反應時間的影響。所得結論大致是：（Ⅰ）大多數路易斯酸對該反應起作用，并且BF3?Et2O是**的催化劑；（Ⅱ）催化劑的含量對反應速率和產率有**影響；（Ⅲ）反應在大多數溶劑中可以發生，在三氯乙烯的產率最高；（Ⅳ）溫度對反應速率和產率有影響:降低溫度（從25 ℃到0 ℃）使反應減速（從45分鐘到7小時）并降低產率（從52%到18%），而升高溫度（25 - 60 ℃）只有輕微影響。（Ⅴ）延長反應時間會導致更多的副產物（無環低聚物和聚合物），從而降低[2]籠的產率。值得注意的是，[2]籠的克級（1.32克）制備可以通過這種一步縮合（TCE作為溶劑，BF3?Et2O作為催化劑，在25 ℃下）容易地實現。此外，過羥基化[2]籠的**產率（91%）為反應后修飾奠定了良好的基礎。相應地，對單體和多聚甲醛的反應條件進行了優化，在25 ℃下，以DCE為溶劑，BF3?Et2O為催化劑，獲得了46%的[4]籠分離產率。

考慮到[2]籠有趣的構象和富含π電子的空腔，我們又探究了其主客體相互作用。同時考慮到苯和環己烷之間相似的性質及分離的難度，這里嘗試將該籠作為解決這一問題的替代方案。實驗結果顯示：裸毛細管柱對環己烷/苯沒有任何分離能力（Fig.2a）。有趣的是，在用[2]Cage填料后，在**條件下實現了環己烷/苯的基線分離（Fig.2b）。為了驗證普遍性，我們又研究了另一種甲基環己烷和甲苯的混合物。值得注意的是，觀察到保留時間小于2.5分鐘的基線分離，而裸毛細管柱無法實現這種分離（Fig.2d-e）。環己烷/苯和甲基環己烷/甲苯的高分辨率分離推斷出[2]籠型涂層柱對芳香族結構（苯和甲苯）表現出特殊的選擇性，這確保了苯和甲苯與它們的氫化類似物（環己烷和甲基環己烷）的**分離。此外，還充分研究了籠式毛細管柱的可重復使用性。在日內、日間和逐月使用后，也并未觀察到保留時間的**變化，表明柱籠在氣相色譜分離中具有良好的可重復使用性。因此，[2]籠是一種優良的氣相色譜固定相。

接下來，為了從能量的角度評估這些化合物（環己烷、苯、甲基環己烷和甲苯）與 [2] Cage 之間的相互作用，作者從等溫柱分離中獲得了 Van't Hoff 圖，從而可以計算這些化合物與固定相結合的焓和熵變化（Fig.2c,f ）。當然，作者通過X射線單晶衍射分析更加準確展示了這種**的分離（Fig.3）。

綜上所述，我們報道了1，3，5-三（2，4-二甲氧基苯基）苯和多聚甲醛/異丁醛在路易斯酸催化下一鍋法合成共價有機籠（[2]和[4]籠）的**和形狀可控的方法。與多聚甲醛的縮合產生四聚籠[4]籠，產率為46%，異丁醛的取代產生二聚籠[2]籠，產率為52 %。三棱柱形[2]籠在固態時有一個內腔和三個外腔。[2]籠是一種優良的氣相色譜固定相，用于苯/環己烷和甲苯/甲基環己烷的高分辨率分離。并且四種主客體單晶結構進一步揭示了外腔對這些混合物的分離起著至關重要的作用。這種簡潔的合成方法、溫和的反應條件、較高的產率和容易的后修飾使得該籠具有進一步應用的潛力。

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