Les espèces moléculaires imbriquées ont reçu une attention considérable récemment, non seulement en raison de leurs structures intrigantes et de leur importance topologique, mais aussi en raison de leurs applications importantes en tant que machines moléculaires et dispositifs nanométriques. Bénéficiant du lien de coordination réversible, une structure imbriquée compliquée pourrait être réalisée par un rendement élevé, processus en une étape, par exemple, [2]caténanes et nœud de Salomon. Les anneaux borroméens moléculaires (BR) sont des [3] topoisomères caténanes dans lesquels aucun des anneaux constitutifs n'est lié, mais ne peut pas non plus être séparé sans casser l'un des anneaux (Fig. 1). Les caténanes linéaires [3] sont un autre motif fascinant à trois anneaux entrelacés. Plusieurs méthodes efficaces pour la construction de caténanes linéaires organiques [3] ont été présentées. Cependant, les stratégies réalisables pour la synthèse de métalla[3]caténanes linéaires organométalliques basées sur l'auto-assemblage par coordination sont encore très rares. Au-delà des [3] caténanes linéaires, le complexe ring-in-ring est également un motif structurel très rare, qui peuvent être considérés comme des sous-structures des RB et des intermédiaires clés pour la préparation des RB.Récemment, Ye Lu, Dong Liu, Yue-Jian Lin, Zhen-Hua Li et Guo-Xin Jin de l'Université de Fudan (Shanghai, Chine) a fait des progrès passionnants et a développé l'auto-assemblage de métalla[3]caténanes, Anneaux borroméens et complexe anneau dans anneau utilisant une simple unité -donneur.

En raison du grand nuage d'électrons de l'atome de soufre, Les composés hétérocycliques contenant du S présentent généralement des interactions d'empilement plus fortes que les composés aromatiques polycycliques dans des conditions similaires. Afin d'améliorer les interactions d'empilement, les groupes bithiophényle ont été utilisés comme éléments constitutifs pour remplacer les groupes phénylène ou aromatiques polycycliques largement utilisés. Entre temps, interactions électrostatiques entre riches en électrons (π-donneur, D) et déficient en électrons (accepteur π, A) les groupes aromatiques sont des forces motrices importantes dans la chimie hôte-invité. Les métallarectangles ou cages basés sur l'auto-assemblage de coordination portent couramment plusieurs charges positives. En raison de la répulsion coulombienne, ce type de métallarectangles ou de cages est plus adapté à la combinaison avec des invités électroneutres ou riches en électrons qu'avec des cations pauvres en électrons, et surmonter la répulsion coulombienne entre un invité cationique et un hôte cationique est toujours un défi. Les groupes bithiphényle sont des unités D fortes, ainsi leur introduction dans les métallarectangles pourrait conduire à des interactions fortes entre les unités D et les unités A, qui est une stratégie prometteuse pour surmonter la répulsion coulombienne et potentiellement permettre l'introduction d'un cation chargé positivement à l'intérieur d'un métallarectangle cationique chargé positivement. Suivant cette logique, si un cation déficient en électrons pouvait être introduit dans un métallarectangle cationique en tirant parti des fortes interactions D-A, il pourrait également être possible d'enfiler un métallarectangle cationique à base de motifs A à l'intérieur d'un métallarectangle à base de motifs D, pour obtenir un complexe anneau dans anneau D-A hétérogène.

Dans ce travail, une série de métalla[2]caténanes homogènes à base de Cp*Rh (Cp* =pentaméthylcyclopentadiényl) homogène, ainsi que la structure linéaire des métalla[3]caténanes et des BRs ont été réalisés grâce à l'utilisation de blocs de construction à base de groupes bithiophényle, une simple unité -donneur. Les groupes bithiophényle jouent un rôle crucial dans la formation des structures imbriquées homogènes, à savoir l'amélioration de la force des interactions inter-anneaux. En tirant parti des fortes interactions électrostatiques entre les unités D et A, le cation méthylviologène déficient en électrons a été utilisé comme molécule invitée pour réaliser une conversion réversible entre un [2] caténane et un rectangle monomère. Par ailleurs, un métallarectangle cationique à base de motifs A a été enfilé à l'intérieur d'un métallarectangle à base de groupements bithiophényle, conduisant à un complexe hétérogène anneau dans anneau. Cette méthode pour former un complexe anneau dans anneau a été étendue par l'utilisation d'un métallarectangle basé sur le groupe pyrényle.

Ces découvertes aideront à comprendre l'auto-assemblage de coordination et feront progresser le domaine des assemblages organométalliques.