Folding a Molecular Strand into a Trefoil Knot of Single Handedness with Co(II)/Co(III) Chaperones

化学 圆二色性 三叶结 三叶草 结晶学 立体化学 结(造纸) 水溶液中的金属离子 烯烃 金属 纽结理论 有机化学 催化作用 考古 工程类 历史 化学工程
作者
Jiankang Zhong,Zhanhu Sun,Liang Zhang,George F. S. Whitehead,Íñigo J. Vitórica‐Yrezábal,David A. Leigh
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:146 (31): 21762-21768
标识
DOI:10.1021/jacs.4c05953
摘要

We report the synthesis of a right-handed (Δ-stereochemistry of strand crossings) trefoil knot from a single molecular strand containing three pyrazine-2,5-dicarboxamide units adjacent to point-chiral centers and six pyridine moieties. The oligomeric ligand strand folds into an overhand (open-trefoil) knot through the assistance of coordinatively dynamic Co(II) "chaperones" that drive the formation of a three-metal-ion circular helicate. The entangled structure is kinetically locked by oxidation to Co(III) and covalently captured by ring-closing olefin metathesis to generate a trefoil knot of single topological handedness. The stereochemistry of the strand crossings in the metal-coordinated overhand knot is governed by the stereochemistry of the point-chiral carbon centers in the ligand strand. The overhand and trefoil knots were characterized by NMR spectroscopy, mass spectrometry, and X-ray crystallography. Removal of the metal ions from the knot, followed by hydrogenation of the alkene, yielded the wholly organic trefoil knot. The metal-free knot and parent ligand were investigated by circular dichroism (CD) spectroscopy. The CD spectra indicate that the topological stereochemistry of the knot has a greater effect on the asymmetry of the chromophore environment than do the point-chiral centers of the strand.

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