机械互锁分子赋予物质在纳米尺度上的动态性与功能性。然而，金属有机-无机大环机械互锁体系极具合成挑战性，这源于其多种组分间复杂的配位与自组装竞争，使其难度远超传统有机大环聚轮烷。

此前，中国科学院福建物质结构研究所方伟慧及张健研究团队提出了与Winpenny"环-受体···轴-给体"模式相反的"环-给体···轴-受体"新策略。该策略的核心优势在于，能够赋予轴线灵活且丰富的可设计空间。其中，轴线金属离子既扮演着实现机械互锁的关键角色，也直接决定了拓扑维度与功能。近期，方伟慧课题组将铜离子引入轴线，采用一锅法精确引导各组分按照预设结构进行自组装。他们利用Cu⁺/Cu²⁺在配位模式与价态上的多样性，结合柔性配体的自适应性，成功驱动铝氧大环从准轮烷逐步演化至二维聚轮烷。

本工作取得的进展主要有：

1.铜离子的核心导向作用与动态调控作用。铜离子在体系中扮演了模板与维度调控的双重角色。在Al₈大环腔内，Cu⁺以线性配位构型作为内部模板，定向驱动轴组分的精准贯穿；在腔外区域，铜离子凭借丰富的配位模式与氧化态灵活性，引导金属节点从单核、双核逐步演变至Cu₄I₄簇，实现了结构维度的层次化组装。

2.柔性配体自适应驱动的可控多维组装。基于硬酸硬碱理论，硬酸Al³⁺与硬碱萘甲酸定向构筑结构稳定的刚性大环主体，软酸铜离子与软碱二吡啶基配体则在大环腔内及外围动态驱动轴的贯穿与延伸。柔性含氮配体优异的结构自适应性是实现理性设计组装的关键：它通过σ键旋转呈现多种构象，既能精准匹配腔内铜离子的线性配位需求，又能灵活适应腔外不同铜簇的几何要求。这种配体自适应行为与铜离子的配位灵活性协同，使体系得以按预设路径从孤立[2]准轮烷、[3]准轮烷逐级演变至一维链及二维网络。

该策略通过将轴线金属离子的配位与价态多样性作为设计要素，为克服金属有机-无机大环机械互锁体系中复杂的配位竞争难题提供了通用且可控的解决路径。该研究成果近期发表在《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）上，文章的第一作者是中国科学院大学福建物质结构研究所博士后耿琳和福州大学硕士研究生刘喜燕，通讯作者是方伟慧研究员。

文章信息：DOI:10.1002/anie.8876257

课题组网站：https://fjirsm.cas.cn/fangweihui/index.html

（方伟慧课题组供稿）