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Cester Bonati F, Bazzoni M, Baccini C, Zanichelli V, Orlandini G, Arduini A, Cera G, Secchi A. Calix[6]arene-Based [3]Rotaxanes as Prototypes for the Template Synthesis of Molecular Capsules. MOLECULES (BASEL, SWITZERLAND) 2023; 28:molecules28020595. [PMID: 36677647 PMCID: PMC9864859 DOI: 10.3390/molecules28020595] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Figures] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 11/18/2022] [Revised: 12/24/2022] [Accepted: 01/01/2023] [Indexed: 01/11/2023]
Abstract
In this work, the ability of several bis-viologen axles to thread a series of heteroditopic tris(N-phenylureido)calix[6]arene wheels to give interwoven supramolecular complexes to the [3]pseudorotaxane type was studied. The unidirectionality of the threading process inside these nonsymmetric wheels allows the formation of highly preorganised [3]pseudorotaxane and [3]rotaxane species in which the macrocycles phenylureido moieties, functionalised with either ester, carboxylic, or hydroxymethyl groups, are facing each other. As verified by NMR and semiempirical computational studies, these latter compounds possess the correct spatial arrangement of their subcomponents, which could lead, in principle, upon proper bridging reaction, to the realisation of upper-to-upper molecular capsules that are based on calix[6]arene derivatives.
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Giovanardi G, Balestri D, Secchi A, Cera G. Diametric calix[6]arene gold(I) catalysts for intramolecular cyclopropanations of 1,6-dienynes. Org Biomol Chem 2022; 20:6464-6472. [PMID: 35894952 DOI: 10.1039/d2ob01074g] [Citation(s) in RCA: 1] [Impact Index Per Article: 0.5] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 12/26/2022]
Abstract
We report a solid-state structural investigation of diametric calix[6]arene-based phosphine gold(I) cavitands which are characterised by two specific, different 1,2,3-alternate conformations in solution and in the solid state. The effect of the specific orientation of phosphines, with respect to macrocycles, was studied in intramolecular cyclopropanation of 1,6-dienynes. The general applicability of these catalysts was disclosed, delivering a family of polycycles with high yields and functional group tolerance.
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Affiliation(s)
- Gabriele Giovanardi
- Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Università di Parma, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124 Parma, Italy.
| | - Davide Balestri
- Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Università di Parma, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124 Parma, Italy.
| | - Andrea Secchi
- Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Università di Parma, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124 Parma, Italy.
| | - Gianpiero Cera
- Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Università di Parma, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124 Parma, Italy.
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Giovanardi G, Secchi A, Arduini A, Cera G. Diametric calix[6]arene-based phosphine gold(I) cavitands. Beilstein J Org Chem 2022; 18:190-196. [PMID: 35233258 PMCID: PMC8848346 DOI: 10.3762/bjoc.18.21] [Citation(s) in RCA: 3] [Impact Index Per Article: 1.5] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 12/23/2021] [Accepted: 02/02/2022] [Indexed: 12/18/2022] Open
Abstract
We report the synthesis and characterization, in low polarity solvents, of a novel class of diametric phosphine gold(I) cavitands characterized by a 1,2,3-alternate geometry. Preliminary catalytic studies were performed on a model cycloisomerization of 1,6-enynes as a function of the relative orientation of the bonded gold(I) nuclei with respect to the macrocyclic cavity.
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Affiliation(s)
- Gabriele Giovanardi
- Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Università di Parma, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124 Parma, Italy
| | - Andrea Secchi
- Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Università di Parma, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124 Parma, Italy
| | - Arturo Arduini
- Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Università di Parma, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124 Parma, Italy
| | - Gianpiero Cera
- Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Università di Parma, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124 Parma, Italy
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Cera G, Bazzoni M, Andreoni L, Cester Bonati F, Massera C, Silvi S, Credi A, Secchi A, Arduini A. Thioureidocalix[6]arenes Pseudorotaxanes. European J Org Chem 2021. [DOI: 10.1002/ejoc.202101080] [Citation(s) in RCA: 2] [Impact Index Per Article: 0.7] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/11/2022]
Affiliation(s)
- Gianpiero Cera
- Dipartimento di Scienze Chimiche della Vita e della Sostenibilità Ambientale Università di Parma Parco Area delle Scienze 17/A 43124 Parma Italy
| | - Margherita Bazzoni
- Dipartimento di Scienze Chimiche della Vita e della Sostenibilità Ambientale Università di Parma Parco Area delle Scienze 17/A 43124 Parma Italy
| | - Leonardo Andreoni
- Dipartimento di Chimica “G. Ciamician” Università di Bologna Via Selmi 2 40126 Bologna Italy
- CLAN-Center for Light Activated Nanostructures Istituto per la Sintesi Organica e la Fotoreattività Consiglio Nazionale delle Ricerche Via Gobetti 101 40129 Bologna Italy
| | - Federica Cester Bonati
- Dipartimento di Scienze Chimiche della Vita e della Sostenibilità Ambientale Università di Parma Parco Area delle Scienze 17/A 43124 Parma Italy
| | - Chiara Massera
- Dipartimento di Scienze Chimiche della Vita e della Sostenibilità Ambientale Università di Parma Parco Area delle Scienze 17/A 43124 Parma Italy
| | - Serena Silvi
- Dipartimento di Chimica “G. Ciamician” Università di Bologna Via Selmi 2 40126 Bologna Italy
- CLAN-Center for Light Activated Nanostructures Istituto per la Sintesi Organica e la Fotoreattività Consiglio Nazionale delle Ricerche Via Gobetti 101 40129 Bologna Italy
| | - Alberto Credi
- CLAN-Center for Light Activated Nanostructures Istituto per la Sintesi Organica e la Fotoreattività Consiglio Nazionale delle Ricerche Via Gobetti 101 40129 Bologna Italy
- Dipartimento di Chimica Industriale “Toso Montanari” Università di Bologna Viale del Risorgimento 4 40136 Bologna Italy
| | - Andrea Secchi
- Dipartimento di Scienze Chimiche della Vita e della Sostenibilità Ambientale Università di Parma Parco Area delle Scienze 17/A 43124 Parma Italy
| | - Arturo Arduini
- Dipartimento di Scienze Chimiche della Vita e della Sostenibilità Ambientale Università di Parma Parco Area delle Scienze 17/A 43124 Parma Italy
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Cera G, Cester Bonati F, Bazzoni M, Secchi A, Arduini A. Calix[6]arene-based Brønsted acids for molecular recognition and catalysis. Org Biomol Chem 2021; 19:1546-1554. [PMID: 33503105 DOI: 10.1039/d0ob02393k] [Citation(s) in RCA: 4] [Impact Index Per Article: 1.3] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/21/2022]
Abstract
We report the synthesis of a versatile trifluoromethylsulfonamide calix[6]arene derivative with Brønsted acid features which can influence both molecular recognition and catalytic application. Indeed, in low polarity media, the trifluoromethyl-containing supramolecular wheel is able to respond to the complexation with charged species as a function of its selective ion-pair recognition. In parallel, the enhanced acidity is the key to promote Michael additions of indoles to nitroalkenes under pseudo-physiological reaction conditions (H2O, 37 °C).
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Affiliation(s)
- Gianpiero Cera
- Università di Parma, Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124 Parma, Italy.
| | - Federica Cester Bonati
- Università di Parma, Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124 Parma, Italy.
| | - Margherita Bazzoni
- Università di Parma, Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124 Parma, Italy.
| | - Andrea Secchi
- Università di Parma, Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124 Parma, Italy.
| | - Arturo Arduini
- Università di Parma, Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124 Parma, Italy.
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Cera G, Balestri D, Bazzoni M, Marchiò L, Secchi A, Arduini A. Trisulfonamide calix[6]arene-catalysed Michael addition to nitroalkenes. Org Biomol Chem 2020; 18:6241-6246. [PMID: 32735000 DOI: 10.1039/d0ob01319f] [Citation(s) in RCA: 7] [Impact Index Per Article: 1.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 12/18/2022]
Abstract
We describe the application of a novel family of trisulfonamide (TSA) calix[6]arenes in general acid catalysis. Hydrogen-bonding interactions between acidic TSA and methanol boosted the reactivity of the Michael addition of indoles to nitroalkene derivatives. The transformation occurs at a low catalyst loading of 5 mol%, allowing for the synthesis of nitroalkanes with good yields and functional group tolerance.
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Affiliation(s)
- Gianpiero Cera
- Università di Parma, Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124 Parma, Italy.
| | - Davide Balestri
- Università di Parma, Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124 Parma, Italy.
| | - Margherita Bazzoni
- Università di Parma, Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124 Parma, Italy.
| | - Luciano Marchiò
- Università di Parma, Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124 Parma, Italy.
| | - Andrea Secchi
- Università di Parma, Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124 Parma, Italy.
| | - Arturo Arduini
- Università di Parma, Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124 Parma, Italy.
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Arumugaperumal R, Hua WL, Raghunath P, Lin MC, Chung WS. Controlled Sol-Gel and Diversiform Nanostructure Transitions by Photoresponsive Molecular Switching of Tetraphenylethene- and Azobenzene-Functionalized Organogelators. ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES 2020; 12:29650-29660. [PMID: 32543823 DOI: 10.1021/acsami.0c06251] [Citation(s) in RCA: 3] [Impact Index Per Article: 0.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 06/11/2023]
Abstract
The implementation of stimuli-responsive materials with dynamically controllable features has long been an important objective that challenges chemists in the materials science field. We report here the synthesis and characterization of [2]rotaxanes (R1 and R1-b) with a molecular shuttle and photoresponsive properties. Axles T1 and T1-b were found to be highly efficient and versatile organogelators toward various nonpolar organic solvents, especially p-xylene, with critical gelation concentrations as low as 0.67 and 0.38 w/v %, respectively. The two molecular stations of switchable [2]rotaxanes (R1 and R1-b) can be revealed or concealed by t-butylcalix[4]arene macrocycle, thus inhibiting the gelation processes of the respective axles T1 and T1-b through the control of intermolecular hydrogen-bonding interactions. The sol-gel transition of axles T1 and T1-b could be achieved by the irradiation of UV-visible light, which interconverted between the extended and contracted forms. Interestingly, the morphologies of organogels in p-xylene, including flakes, nanobelts, fibers, and vesicles depending on the molecular structures of axles T1 and T1-b, were induced by UV-visible light irradiation. Further studies revealed that acid-base-controllable and reversible self-assembled nanostructures of these axle molecules were mainly constructed by the interplay of multi-noncovalent interactions, such as intermolecular π-π stacking, CH-π, and intermolecular hydrogen-bonding interactions. Surprisingly, our TPE molecular systems (R1, R1-b, T1, and T1-b) are nonemissive in their aggregated states, suggesting that not only fluorescence resonance energy transfer but also aggregation-caused quenching may have been functioning. Finally, the mechanical strength of these organogels in various solvents was monitored by rheological experiments.
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Affiliation(s)
| | - Wei-Ling Hua
- Department of Applied Chemistry, National Chiao Tung University, Hsinchu 300, Taiwan
| | - Putikam Raghunath
- Center for Interdisciplinary Molecular Science, Department of Applied Chemistry, National Chiao Tung University, Hsinchu 300, Taiwan
| | - Ming-Chang Lin
- Center for Interdisciplinary Molecular Science, Department of Applied Chemistry, National Chiao Tung University, Hsinchu 300, Taiwan
| | - Wen-Sheng Chung
- Department of Applied Chemistry, National Chiao Tung University, Hsinchu 300, Taiwan
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Cera G, Bazzoni M, Arduini A, Secchi A. Ion-Pair Selective Conformational Rearrangement of Sulfonamide Calix[6]arene-Based Pseudorotaxanes. Org Lett 2020; 22:3702-3705. [PMID: 32286076 PMCID: PMC7997628 DOI: 10.1021/acs.orglett.0c01191] [Citation(s) in RCA: 11] [Impact Index Per Article: 2.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 01/10/2023]
Abstract
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We describe the synthesis
of a new class of trisulfonamide calix[6]arene-based
wheels that can bind dialkylviologen salts, in apolar media. The threading
process occurs through a selective ion-pair recognition, established
by the sulfonamide groups with the counterions of the bipyridinium
salts, that dictates a conformational rearrangement of the corresponding
pseudorotaxanes.
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Affiliation(s)
- Gianpiero Cera
- Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Università di Parma, Parco Area delle Scienze 17/A, I-43124 Parma, Italy
| | - Margherita Bazzoni
- Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Università di Parma, Parco Area delle Scienze 17/A, I-43124 Parma, Italy
| | - Arturo Arduini
- Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Università di Parma, Parco Area delle Scienze 17/A, I-43124 Parma, Italy
| | - Andrea Secchi
- Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale, Università di Parma, Parco Area delle Scienze 17/A, I-43124 Parma, Italy
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