四喹啉是氮大环家族的最新成员

氮大环化合物家族迎来了一个新成员——四喹啉。日本的研究人员报道了这种类卟啉结构的首次合成，尽管它是非平面结构，但它对某些金属表现出强烈的亲和力。初步研究表明，四喹啉配合物可以应用于催化、pH探针和传感器等领域。

氮大环由杂环的连接单元组成。例如，卟啉具有四个修饰的吡咯单位，在自然界中很常betway必威游戏下载大全见，在彩色的配合物中发现叶绿素而且血红蛋白，以及其他结构。多年来，化学家们改变了单位和连接物来形成其他的大环，每一个都有不同的性质和可能性。然而，直到现在，四喹啉仍然是一个缺失的环节。

与大多数氮大环不同，四喹啉呈现出三维结构——它的形状像一个马鞍。计算模拟和单晶x射线衍射证实了这种不寻常的结构。研究人员报告说，构建四喹啉的关键一步是形成一种环二胺中间体，这种中间体已经具备最终产物的16个内部原子。剩余吡啶环的后续合成遵循先前的程序，优化到将酰胺和腈在一个步骤中结合成杂环。

尽管结构扭曲，氮原子也略有不对齐，但四喹啉成功地与阳离子配合形成了复合物。研究人员准备了第一排金属和钠、钾、镁、钙等元素的组合，这些元素在细胞中都很丰富。此外，当质子化或与锌结合时，四喹啉产生强烈的天蓝色荧光。这可能会导致灵敏和选择性的锌探针，应用于生物化学和生命科学，以及精确的pH计。

四喹啉-铁配合物在低催化剂负载的情况下，在相关的氧化还原反应中表现出催化活性。根据日本团队的说法，其他基于四喹啉的化合物可能会在二氧化碳减少和水分解等反应中发现进一步的好处，就像其他基于吡啶的配合物一样。