美丽的分子是有目的的

机械连锁分子有一种独特的魅力。他们将传统的共价键和非共价键的概念与最近的机械键的概念结合起来，迫使化学家对合成进行不同的思考。英国南安普顿大学的Stephen Goldup团队以制造机械连锁分子而闻名，特别是轮烷。然而，制造这些分子的挑战对戈德普来说还不够。他正在开发更快、产量更高的合成方法，将这些化学奇物进化成有功能的分子。

“我们制造的分子最早是在20世纪70年代讨论的，大约在1997年首次制造出来。但它们仍然没有得到真正的研究，因为人们无法大量制造它们，”戈德普解释道。2014年，他发现了一种合成和分离机械手性轮烷的方法。¹“以前你必须使用手性固定相高效液相色谱来分离对映体。这并不适用于应用程序。因为我是一个有机化学家，我们从已经存在了五六十年的化学中获得灵感;我们将普通小分子的手性辅助策略应用于轮烷。“这个简单的想法加速了轮烷进入手性领域。

我不是在推动专利。但从长远来看，我们的洞察力带来了一些东西

正如化学中经常发生的那样，手性之后是催化。就在今年，戈德普的团队合成了一种机械平面手性轮烷，可以作为对映选择性催化剂。²它进行了先前报道的环丙烷化反应，但它的方式是相当独特的。他说:“我们选择这种反应是因为它是以黄金为中介的。”金可以催化许多有机反应，但很难达到对映选择性，因为金(我)复合体通常采用线性协调主题。这将配体和底物放在金属中心的相反位置，使底物远离手性环境。“一些化学家制造了非常大的配体来影响底物。轮烷和链轮烷的好处在于一旦你像这样把它们连接在一起，如果你让这个系统具有手性把金放在那里，它就已经嵌入到手性环境中了。你不需要建立一个复杂的分子来达到这个目的。只要你把东西串在一起，你就有了这个手性空间来玩。”

好奇心和创造力

戈德普说，他在工作中的创造性方面表现得很好，他的团队对自己所做的事情真正感到兴奋。“你制造了一种宇宙中从未存在过的分子，然后你就能发现它的作用。它可能是你意想不到的事情。这是另一种类型的创造力，你把一个偶然的发现变成令人兴奋的东西。基础科学源于好奇心。所以我们需要继续鼓励下一代科学家保持好奇心。他们还必须获得资金，他们必须获得文件，所有这些压力，但他们必须对某些东西保持好奇心，因为他们必须能够克服所有的障碍和所有的艰苦工作。我们还需要说服社会继续资助好奇心驱动的东西。这就是我们取得突破的方式。

再给戈德普几年的时间，机械连锁分子将不再像科学论文中经常出现的那样，与“未开发”这个词联系在一起。他想要解开分子的工作原理，因为他认为机械键是一种尚未开发的资源。他正在探索的一个应用是有机发光器件(oled)。今年早些时候，他的团队报告了他们制造铂基轮烷复合物的工作。^3.这些结果表明，机械键可以稳定金属中心的配体位移和氧化，但配合物保持其光物理性质，因此它可以作为构建更稳定的发射器的工具。

在他的轮烷-金络合物为文学作品带来光彩的同时，戈德普成为了2020年英国布拉瓦尼克青年科学家奖的化学决赛选手。“任何组织的认可都是巨大的。我觉得我们所做的事情令人兴奋，但当你意识到其他人也同样感到兴奋时，那是一件很好的事情。他相信，诺贝尔奖的知名度提升将为他和他的研究打开大门:“与其他获奖者的交谈可能会产生一个求婚的想法。或者我可以去参加一个会议，有人现在知道我是做什么的，并开始交谈。有这些无形的影响。”

最终，戈德普希望看到他的分子能够解决问题。“机械连锁的分子很漂亮，分子机器领域令人印象深刻。但实验室和现实世界之间有很大的差距只有连锁分子的一个商业应用[日本ASM公司，由Kohzo Ito领导，开发了可用于涂料、粘合剂、密封剂和弹性体的聚轮烷衍生物]。这并不意味着我们专注于应用程序。我并不是一直在和公司交流。我不是在推动专利。但从长远来看，可以说我们的洞察力带来了一些东西。